As invasões biológicas são consideradas a segunda maior causa de perda de biodiversidade, pois podem causar diversos impactos ecológicos. Recentemente foi chamado à atenção um novo mecanismo pelo qual espécies invasoras podem afetar as nativas: através da interferência no nicho acústico. O mascaramento dos sinais a partir de fontes de ruídos pode afetar diretamente a fisiologia reprodutiva ou o consumo de energia. A vocalização está diretamente ligada com a seleção sexual em anfíbios, aves, insetos e muitos mamíferos, de maneira que a presença de novas fontes sonoras no ambiente pode afetar a aptidão das espécies. Uma das piores invasoras do mundo, a rã-touro Lithobates catesbeianus, nativa dos EUA, Canadá e México, está distribuída em mais de 40 países, e em pelo menos 130 municípios brasileiros. A rã-touro possui uma vocalização de amplo espectro de frequências, diferente do que é encontrado nas espécies nativas brasileiras. Seus cantos têm frequência dominante baixa, grande propagação e pouca degradação e atenuação no ambiente. A presença do canto da espécie pode causar alteração nos parâmetros dos cantos de uma espécie nativa da Mata Atlântica brasileira. Entretanto, não é sabido se outras espécies também podem ser afetadas e se a introdução da rã-touro é capaz de afetar o comportamento acústico das comunidades nativas. Neste estudo, nós avaliamos os efeitos da invasão de L. catesbeianus sobre o nicho acústico das espécies nativas, usando duas perspectivas, no nível de indivíduos e de comunidades. No Capítulo I nós avaliamos se o estímulo acústico da rã-touro pode alterar parâmetros temporais e espectrais dos cantos de espécies nativas com e sem sobreposição espectral com a espécie invasora. Nós testamos a hipótese de que espécies com sobreposição de frequências com a invasora apresentam mudanças maiores nos parâmetros de vocalização do que espécies que estejam fora desse espectro. Para isso realizamos um experimento em campo, introduzindo a vocalização da espécie em área onde não existe registro da sua ocorrência. Nós utilizamos mais dois estímulos, um ruído branco e uma vocalização de uma espécie nativa, Rhinella icterica. Todas as espécies testadas foram expostas aos três estímulos, onde comparamos com a sua atividade de vocalização espontânea. Nossos resultados mostram efeito de todos os tipos de ruídos nos cantos, mas todas as espécies responderam com mudanças maiores nos parâmetros para os dois anuros do que para o ruído. É provável que esse resultado esteja relacionado ao fato de que ambas as espécies de anuros utilizados nos experimentos tenham a frequência dominante baixa. Entretanto, os resultados reforçam que a introdução de novos sons no ambiente tem potencial de modificar os cantos. No Capítulo II, nós testamos se existe diferença na diversidade funcional acústica em ambientes com e sem a presença de L. catesbeianus em áreas invadidas da Mata Atlântica no sul do Brasil. Nós testamos a hipótese de que poças com a presença dos machos de rã-touro em atividade de vocalização e poças sem a presença dos mesmos apresentam distintos padrões de diversidade funcional acústica e composição funcional acústica mais homogênea. Para isso, nós utilizamos dados coletados em 15 pares de poças invadidas e não invadidas na Mata Atlântica no sul do Brasil e realizamos análises de diversidade e composição funcional utilizando atributos acústicos. Nossos resultados mostram que a composição funcional foi mais homogênea nas poças invadidas do que nas poças não invadidas. Nessas poças, há uma seleção de frequências, onde predominantemente as espécies com frequências dominantes mais altas vocalizam. Ou seja, as espécies que não possuem sobreposição de frequência dominante com a rã-touro. Este estudo é um dos primeiros a testar efeitos da invasão do nicho acústico sobre as comunidades nativas. Ambientes nativos podem ser vulneráveis à introdução de espécies generalistas que produzem sinais de baixa frequência e grande amplitude. Assim, a eficiência de propagação dos sinais confere à rã-touro vantagem adaptativa na comunicação e reprodução, favorecendo o processo de estabelecimento e dispersão em detrimento das espécies nativas. / Biological Invasions are considered the second leading cause of biodiversity loss, because they may cause many ecological impacts. Recently, was called attention to a new mechanism by which invasive species can affect native species: through interference in the acoustic niche. The masking of signals from noise sources can directly affect reproductive physiology or energy consumption. Vocalization is directly connected with the sexual selection in amphibians, birds, insects, and many mammals, so that the presence of new sound sources in the environment can affect the fitness of the species. One of the worst invasive species of the world, the bullfrog Lithobates catesbeianus, native from USA, Canada and Mexico, is distributed in over 40 countries around the world and, at least, 130 Brazilian municipalities. The bullfrog has a wide spectrum of frequencies vocalization, different from what is founded in Brazilian native species. Their calls have low dominant frequency, large propagation and little degradation and attenuation in the environment. The presence of the species’ call can cause changes in the parameters of the native species’ calls from Brazilian Atlantic Forest. However, it is not known if other species may also be affected and the introduction of bullfrogs can affect the acoustic behavior of the native communities. In this study, we evaluated the effects of L. catesbeianus invasion on the acoustic niche of native species, using two perspectives at the level of individuals and communities. In Chapter I we evaluate how the acoustic stimulus of bullfrogs can change temporal and spectral parameters of the native species’ calls with and without spectral overlap with invasive species. We tested the hypothesis that species with overlapping frequencies with the invading show greater change in vocalization parameters than species outside this spectrum. To make this we conducted a field experiment, introducing the vocalization of the invasion species in an area where there is no record of their occurrence. We used two stimuli, a white noise and calling of a native species, Rhinella icterica. All species tested were exposed to the three stimuli, which compared with its spontaneous vocalization activity. Our results show the effect of all kinds of noise at the calls, but all the species responded with large changes in the parameters for the two frogs than for noise. It is probable that this result is related to the fact that both species of frogs used in the experiments have low dominant frequency. However, the results reinforce the introduction of new sounds in the environment has the potential to modify the native calls. In Chapter II, we tested if exist differences in the acoustic functional diversity in environment with and without the presence of L. catesbeianus in invaded areas of the Atlantic Forest in southern Brazil. We tested the hypothesis that the ponds with presence of bullfrog males in vocalization activity and ponds without their presence have distinct patterns of acoustic functional diversity and acoustic functional composition more homogeneous. For this, we used data collected from 15 pairs of ponds invaded and not invaded by bullfrog in the Atlantic Forest in southern Brazil and realized analysis of diversity and functional composition using acoustic traits. Our results show that the functional composition was more homogeneous in ponds invaded than in ponds not invaded. In these ponds, there is a selection of frequencies, where predominantly the species that vocalize at highest frequencies are calling, that don´t have dominant frequency overlap with the bullfrog. This study is one of the first to test effects of acoustic niche invasion on native communities. Native environments may be vulnerable to the introduction of generalist species that produces low frequency and large amplitude signals. Therefore, signal propagation efficiency gives the bullfrog adaptive advantage in communication and reproduction, favoring the process of establishment and dispersion at the expense of native species.

As invasões biológicas são consideradas a segunda maior causa de perda de biodiversidade, pois podem causar diversos impactos ecológicos. Recentemente foi chamado à atenção um novo mecanismo pelo qual espécies invasoras podem afetar as nativas: através da interferência no nicho acústico. O mascaramento dos sinais a partir de fontes de ruídos pode afetar diretamente a fisiologia reprodutiva ou o consumo de energia. A vocalização está diretamente ligada com a seleção sexual em anfíbios, aves, insetos e muitos mamíferos, de maneira que a presença de novas fontes sonoras no ambiente pode afetar a aptidão das espécies. Uma das piores invasoras do mundo, a rã-touro Lithobates catesbeianus, nativa dos EUA, Canadá e México, está distribuída em mais de 40 países, e em pelo menos 130 municípios brasileiros. A rã-touro possui uma vocalização de amplo espectro de frequências, diferente do que é encontrado nas espécies nativas brasileiras. Seus cantos têm frequência dominante baixa, grande propagação e pouca degradação e atenuação no ambiente. A presença do canto da espécie pode causar alteração nos parâmetros dos cantos de uma espécie nativa da Mata Atlântica brasileira. Entretanto, não é sabido se outras espécies também podem ser afetadas e se a introdução da rã-touro é capaz de afetar o comportamento acústico das comunidades nativas. Neste estudo, nós avaliamos os efeitos da invasão de L. catesbeianus sobre o nicho acústico das espécies nativas, usando duas perspectivas, no nível de indivíduos e de comunidades. No Capítulo I nós avaliamos se o estímulo acústico da rã-touro pode alterar parâmetros temporais e espectrais dos cantos de espécies nativas com e sem sobreposição espectral com a espécie invasora. Nós testamos a hipótese de que espécies com sobreposição de frequências com a invasora apresentam mudanças maiores nos parâmetros de vocalização do que espécies que estejam fora desse espectro. Para isso realizamos um experimento em campo, introduzindo a vocalização da espécie em área onde não existe registro da sua ocorrência. Nós utilizamos mais dois estímulos, um ruído branco e uma vocalização de uma espécie nativa, Rhinella icterica. Todas as espécies testadas foram expostas aos três estímulos, onde comparamos com a sua atividade de vocalização espontânea. Nossos resultados mostram efeito de todos os tipos de ruídos nos cantos, mas todas as espécies responderam com mudanças maiores nos parâmetros para os dois anuros do que para o ruído. É provável que esse resultado esteja relacionado ao fato de que ambas as espécies de anuros utilizados nos experimentos tenham a frequência dominante baixa. Entretanto, os resultados reforçam que a introdução de novos sons no ambiente tem potencial de modificar os cantos. No Capítulo II, nós testamos se existe diferença na diversidade funcional acústica em ambientes com e sem a presença de L. catesbeianus em áreas invadidas da Mata Atlântica no sul do Brasil. Nós testamos a hipótese de que poças com a presença dos machos de rã-touro em atividade de vocalização e poças sem a presença dos mesmos apresentam distintos padrões de diversidade funcional acústica e composição funcional acústica mais homogênea. Para isso, nós utilizamos dados coletados em 15 pares de poças invadidas e não invadidas na Mata Atlântica no sul do Brasil e realizamos análises de diversidade e composição funcional utilizando atributos acústicos. Nossos resultados mostram que a composição funcional foi mais homogênea nas poças invadidas do que nas poças não invadidas. Nessas poças, há uma seleção de frequências, onde predominantemente as espécies com frequências dominantes mais altas vocalizam. Ou seja, as espécies que não possuem sobreposição de frequência dominante com a rã-touro. Este estudo é um dos primeiros a testar efeitos da invasão do nicho acústico sobre as comunidades nativas. Ambientes nativos podem ser vulneráveis à introdução de espécies generalistas que produzem sinais de baixa frequência e grande amplitude. Assim, a eficiência de propagação dos sinais confere à rã-touro vantagem adaptativa na comunicação e reprodução, favorecendo o processo de estabelecimento e dispersão em detrimento das espécies nativas. / Biological Invasions are considered the second leading cause of biodiversity loss, because they may cause many ecological impacts. Recently, was called attention to a new mechanism by which invasive species can affect native species: through interference in the acoustic niche. The masking of signals from noise sources can directly affect reproductive physiology or energy consumption. Vocalization is directly connected with the sexual selection in amphibians, birds, insects, and many mammals, so that the presence of new sound sources in the environment can affect the fitness of the species. One of the worst invasive species of the world, the bullfrog Lithobates catesbeianus, native from USA, Canada and Mexico, is distributed in over 40 countries around the world and, at least, 130 Brazilian municipalities. The bullfrog has a wide spectrum of frequencies vocalization, different from what is founded in Brazilian native species. Their calls have low dominant frequency, large propagation and little degradation and attenuation in the environment. The presence of the species’ call can cause changes in the parameters of the native species’ calls from Brazilian Atlantic Forest. However, it is not known if other species may also be affected and the introduction of bullfrogs can affect the acoustic behavior of the native communities. In this study, we evaluated the effects of L. catesbeianus invasion on the acoustic niche of native species, using two perspectives at the level of individuals and communities. In Chapter I we evaluate how the acoustic stimulus of bullfrogs can change temporal and spectral parameters of the native species’ calls with and without spectral overlap with invasive species. We tested the hypothesis that species with overlapping frequencies with the invading show greater change in vocalization parameters than species outside this spectrum. To make this we conducted a field experiment, introducing the vocalization of the invasion species in an area where there is no record of their occurrence. We used two stimuli, a white noise and calling of a native species, Rhinella icterica. All species tested were exposed to the three stimuli, which compared with its spontaneous vocalization activity. Our results show the effect of all kinds of noise at the calls, but all the species responded with large changes in the parameters for the two frogs than for noise. It is probable that this result is related to the fact that both species of frogs used in the experiments have low dominant frequency. However, the results reinforce the introduction of new sounds in the environment has the potential to modify the native calls. In Chapter II, we tested if exist differences in the acoustic functional diversity in environment with and without the presence of L. catesbeianus in invaded areas of the Atlantic Forest in southern Brazil. We tested the hypothesis that the ponds with presence of bullfrog males in vocalization activity and ponds without their presence have distinct patterns of acoustic functional diversity and acoustic functional composition more homogeneous. For this, we used data collected from 15 pairs of ponds invaded and not invaded by bullfrog in the Atlantic Forest in southern Brazil and realized analysis of diversity and functional composition using acoustic traits. Our results show that the functional composition was more homogeneous in ponds invaded than in ponds not invaded. In these ponds, there is a selection of frequencies, where predominantly the species that vocalize at highest frequencies are calling, that don´t have dominant frequency overlap with the bullfrog. This study is one of the first to test effects of acoustic niche invasion on native communities. Native environments may be vulnerable to the introduction of generalist species that produces low frequency and large amplitude signals. Therefore, signal propagation efficiency gives the bullfrog adaptive advantage in communication and reproduction, favoring the process of establishment and dispersion at the expense of native species.

As invasões biológicas são consideradas a segunda maior causa de perda de biodiversidade, pois podem causar diversos impactos ecológicos. Recentemente foi chamado à atenção um novo mecanismo pelo qual espécies invasoras podem afetar as nativas: através da interferência no nicho acústico. O mascaramento dos sinais a partir de fontes de ruídos pode afetar diretamente a fisiologia reprodutiva ou o consumo de energia. A vocalização está diretamente ligada com a seleção sexual em anfíbios, aves, insetos e muitos mamíferos, de maneira que a presença de novas fontes sonoras no ambiente pode afetar a aptidão das espécies. Uma das piores invasoras do mundo, a rã-touro Lithobates catesbeianus, nativa dos EUA, Canadá e México, está distribuída em mais de 40 países, e em pelo menos 130 municípios brasileiros. A rã-touro possui uma vocalização de amplo espectro de frequências, diferente do que é encontrado nas espécies nativas brasileiras. Seus cantos têm frequência dominante baixa, grande propagação e pouca degradação e atenuação no ambiente. A presença do canto da espécie pode causar alteração nos parâmetros dos cantos de uma espécie nativa da Mata Atlântica brasileira. Entretanto, não é sabido se outras espécies também podem ser afetadas e se a introdução da rã-touro é capaz de afetar o comportamento acústico das comunidades nativas. Neste estudo, nós avaliamos os efeitos da invasão de L. catesbeianus sobre o nicho acústico das espécies nativas, usando duas perspectivas, no nível de indivíduos e de comunidades. No Capítulo I nós avaliamos se o estímulo acústico da rã-touro pode alterar parâmetros temporais e espectrais dos cantos de espécies nativas com e sem sobreposição espectral com a espécie invasora. Nós testamos a hipótese de que espécies com sobreposição de frequências com a invasora apresentam mudanças maiores nos parâmetros de vocalização do que espécies que estejam fora desse espectro. Para isso realizamos um experimento em campo, introduzindo a vocalização da espécie em área onde não existe registro da sua ocorrência. Nós utilizamos mais dois estímulos, um ruído branco e uma vocalização de uma espécie nativa, Rhinella icterica. Todas as espécies testadas foram expostas aos três estímulos, onde comparamos com a sua atividade de vocalização espontânea. Nossos resultados mostram efeito de todos os tipos de ruídos nos cantos, mas todas as espécies responderam com mudanças maiores nos parâmetros para os dois anuros do que para o ruído. É provável que esse resultado esteja relacionado ao fato de que ambas as espécies de anuros utilizados nos experimentos tenham a frequência dominante baixa. Entretanto, os resultados reforçam que a introdução de novos sons no ambiente tem potencial de modificar os cantos. No Capítulo II, nós testamos se existe diferença na diversidade funcional acústica em ambientes com e sem a presença de L. catesbeianus em áreas invadidas da Mata Atlântica no sul do Brasil. Nós testamos a hipótese de que poças com a presença dos machos de rã-touro em atividade de vocalização e poças sem a presença dos mesmos apresentam distintos padrões de diversidade funcional acústica e composição funcional acústica mais homogênea. Para isso, nós utilizamos dados coletados em 15 pares de poças invadidas e não invadidas na Mata Atlântica no sul do Brasil e realizamos análises de diversidade e composição funcional utilizando atributos acústicos. Nossos resultados mostram que a composição funcional foi mais homogênea nas poças invadidas do que nas poças não invadidas. Nessas poças, há uma seleção de frequências, onde predominantemente as espécies com frequências dominantes mais altas vocalizam. Ou seja, as espécies que não possuem sobreposição de frequência dominante com a rã-touro. Este estudo é um dos primeiros a testar efeitos da invasão do nicho acústico sobre as comunidades nativas. Ambientes nativos podem ser vulneráveis à introdução de espécies generalistas que produzem sinais de baixa frequência e grande amplitude. Assim, a eficiência de propagação dos sinais confere à rã-touro vantagem adaptativa na comunicação e reprodução, favorecendo o processo de estabelecimento e dispersão em detrimento das espécies nativas. / Biological Invasions are considered the second leading cause of biodiversity loss, because they may cause many ecological impacts. Recently, was called attention to a new mechanism by which invasive species can affect native species: through interference in the acoustic niche. The masking of signals from noise sources can directly affect reproductive physiology or energy consumption. Vocalization is directly connected with the sexual selection in amphibians, birds, insects, and many mammals, so that the presence of new sound sources in the environment can affect the fitness of the species. One of the worst invasive species of the world, the bullfrog Lithobates catesbeianus, native from USA, Canada and Mexico, is distributed in over 40 countries around the world and, at least, 130 Brazilian municipalities. The bullfrog has a wide spectrum of frequencies vocalization, different from what is founded in Brazilian native species. Their calls have low dominant frequency, large propagation and little degradation and attenuation in the environment. The presence of the species’ call can cause changes in the parameters of the native species’ calls from Brazilian Atlantic Forest. However, it is not known if other species may also be affected and the introduction of bullfrogs can affect the acoustic behavior of the native communities. In this study, we evaluated the effects of L. catesbeianus invasion on the acoustic niche of native species, using two perspectives at the level of individuals and communities. In Chapter I we evaluate how the acoustic stimulus of bullfrogs can change temporal and spectral parameters of the native species’ calls with and without spectral overlap with invasive species. We tested the hypothesis that species with overlapping frequencies with the invading show greater change in vocalization parameters than species outside this spectrum. To make this we conducted a field experiment, introducing the vocalization of the invasion species in an area where there is no record of their occurrence. We used two stimuli, a white noise and calling of a native species, Rhinella icterica. All species tested were exposed to the three stimuli, which compared with its spontaneous vocalization activity. Our results show the effect of all kinds of noise at the calls, but all the species responded with large changes in the parameters for the two frogs than for noise. It is probable that this result is related to the fact that both species of frogs used in the experiments have low dominant frequency. However, the results reinforce the introduction of new sounds in the environment has the potential to modify the native calls. In Chapter II, we tested if exist differences in the acoustic functional diversity in environment with and without the presence of L. catesbeianus in invaded areas of the Atlantic Forest in southern Brazil. We tested the hypothesis that the ponds with presence of bullfrog males in vocalization activity and ponds without their presence have distinct patterns of acoustic functional diversity and acoustic functional composition more homogeneous. For this, we used data collected from 15 pairs of ponds invaded and not invaded by bullfrog in the Atlantic Forest in southern Brazil and realized analysis of diversity and functional composition using acoustic traits. Our results show that the functional composition was more homogeneous in ponds invaded than in ponds not invaded. In these ponds, there is a selection of frequencies, where predominantly the species that vocalize at highest frequencies are calling, that don´t have dominant frequency overlap with the bullfrog. This study is one of the first to test effects of acoustic niche invasion on native communities. Native environments may be vulnerable to the introduction of generalist species that produces low frequency and large amplitude signals. Therefore, signal propagation efficiency gives the bullfrog adaptive advantage in communication and reproduction, favoring the process of establishment and dispersion at the expense of native species.

O conhecimento acerca das vocalizações dos odontocetos é extremamente heterogêneo e concentra-se principalmente nas espécies mantidas em cativeiro. Neste estudo, descrevo quantitativamente parte do repertório vocal dos golfinhos-rotadores, Stenella longirostris, que vivem ao redor do Arquipélago de Fernando de Noronha, subdividido nos seguintes elementos: assobios, grasnidos emitidos na faixa audível e grasnidos emitidos pelos machos durante a corte. Além disso, avaliei a influência tantos dos diferentes sistemas de gravação e análise de dados, quanto da escolha, interpretação e extração de variáveis por diferentes pesquisadores na variabilidade dos assobios e grasnidos emitidos por golfinhosrotadores. Para avaliar a variabilidade dos assobios desta população de golfinhos-rotadores, uma série de análises quantitativas foi conduzida. Nove variáveis foram extraídas de cada contorno de assobio selecionado aleatoriamente. Os valores médios observados foram muito similares àqueles reportados por OSWALD et al. (2003) para golfinhos-rotadores do Oceano Pacífico Tropical Oriental e apresentaram diferença significativa apenas em relação a freqüência máxima dos assobios. Com relação aos grasnidos, amostras foram selecionadas aleatoriamente e destas foram extraídas oito variáveis. Uma série de análises quantitativas foram então conduzidas para avaliar a variabilidade destas emissões. Os valores obtidos para cada uma das variáveis diferiram dos valores previamente reportados para a espécie, mas as razões para esta variação são ainda desconhecidas. Na busca de indícios sobre a função dos grasnidos no comportamento reprodutivo, eu dividi os grasnidos gravados em duas categorias: corte e não-corte. Grasnidos de corte foram aqueles sons gravados na presença de grupos de golfinhos compostos por uma ou duas fêmeas e por vários machos, engajados em comportamento de corte. Grasnidos de não-corte eram todos aqueles gravados em outros comportamentos ou situações. Os resultados obtidos mostraram diferenças significativas entre as duas categorias tanto nas análises univariadas, quanto na Análise Discriminante (AD), pelo menos quanto à duração e ao número de pulsos. Além disso, a AD mostrou que 98% das amostras foram corretamente classificadas nessas categorias. Estes resultados reforçam a idéia de que os grasnidos são usados em contextos sociais, especialmente em situações aflitivas e exaltam a importância da identificação do emissor dos sinais, assim como o uso de equipamentos de gravação de amplo espectro de freqüência. Por fim, realizei uma série de testes para avaliar a metodologia de gravação e análise de sons. Para isso, gravei as emissões utilizando dois sistemas distintos de gravação, ambos com taxa de amostragem de 48 kHz. Além disso, dois pesquisadores diferentes extraíram as variáveis de um mesmo grupo de amostras e os resultados obtidos para cada pesquisador, bem como para cada sistema foram comparados. Os resultados mostraram que, para os assobios, houve diferenças significativas entre as análises de cada pesquisador, quanto à às variáveis freqüência mínima, freqüência final e duração. Ao comparar os resultados obtidos pelos diferentes sistemas de gravação, notei que a duração apresentou diferenças significativas. Quanto aos grasnidos, notei uma diferença significativa no número de amostras de qualidade gravadas por cada um dos sistemas de gravação. Entretanto, as amostras gravadas em ambos os sistemas não apresentaram diferenças significativas em nenhuma das variáveis extraídas, tampouco foram observadas diferenças entre os diferentes pesquisadores. Acredito que o conhecimento gerado aqui contribuirá para uma melhor compreensão dos padrões de variação da espécie e servirá como base para uma série de outros estudos comparativos. / Knowledge on odontocete vocalizations is extremely heterogeneous and centered mainly in those species kept in captivity. In this study, I describe quantitatively part of the vocal repertoire of the spinner dolphin, Stenella longirostris, from Fernando de Noronha Archipelago, off Brazil, subdivided in the following elements: whistles, burst-pulses emitted in the aural range, and burst-pulses emitted by males during courtship. Furthermore, I evaluated the influence of different recording and analysis systems, and the choice, interpretation and extraction of the acoustic variables by different researchers in the variability of whistles and burst-pulses emitted by spinner dolphins. To evaluate the variability of whistles emitted by this population, a series of quantitative analyses was conducted. Nine variables were extracted from each randomly selected whistle contour. The mean values observed were very similar to those reported by OSWALD et al. (2003) for the spinner dolphins from Eastern Tropical Pacific and presented significant differences only in relation to the maximum frequency of the whistles. I extracted eight variables from randomly selected burst-pulsed sound samples. A series of quantitative analyses were conducted to evaluate the variability of these emissions. The values obtained from each of the variables differed from previously data reported for the species, but the reasons to this variation are still unknown. In the search of any signs of burstpulse functions in reproductive behaviors, I divided the recorded burst-pulses in two categories: court and no-court pulses. Court bursts were those sounds recorded in the presence of groups of dolphins composed by one or two females and several males, engaged in courtship behavior. No-court bursts were all those recorded in other behaviors or situations. The results showed significant differences between the two categories in univariate analysis and also in the Discriminant Function Analysis (DFA). The DFA also showed that 98% of the samples were correctly classified in these categories. These results reinforce the idea that burst-pulsed sounds are used in social contexts, specially in afflictive situations, and exalt the importance of identifying the signal emitter, as well as using wide frequency capable recording equipment. Finally, I performed a series of tests to evaluate the methodology of recording and sound analysis. To achieve this, I recorded the sound emissions using two different recording systems, both with sample rate of 48 kHz. Furthermore, two rsearchers extracted the variables of a group of samples, and the results from each researcher and each recording system were compared. Taking into account the whistles, the results showed that there were significant differences between the researchers on duration, minimum and final frequencies recorded. I compared the results obtained by different recording systems and noticed that the sound duration presented significant differences. With respect to burst-pulses, I noticed a significant difference in the number of samples with quality recorded by each of the recording systems. However, the samples recorded in both systems didn\'t show any difference in none of the extracted variables, nor there were observed differences between researchers. I believe that the knowledge produced here will contribute to the comprehension of variation patterns, and will also serve as a basis to further comparative studies.

Phonocardiographic signals contain bioacoustic information reflecting the operation of the heart. Normally there are two heart sounds, and additional sounds indicate disease. If a third heart sound is present it could be a sign of heart failure whereas a murmur indicates defective valves or an orifice in the septal wall. The primary aim of this thesis is to use signal processing tools to improve the diagnostic value of this information. More specifically, three different methods have been developed: • A nonlinear change detection method has been applied to automatically detect heart sounds. The first and the second heart sounds can be found using recurrence times of the first kind while the third heart sound can be found using recurrence times of the second kind. Most third heart sound occurrences were detected (98 %), but the amount of false extra detections was rather high (7 % of the heart cycles). • Heart sounds obscure the interpretation of lung sounds. A new method based on nonlinear prediction has been developed to remove this undesired disturbance. High similarity was obtained when comparing actual lung sounds with lung sounds after removal of heart sounds. • Analysis methods such as Shannon energy, wavelets and recurrence quantification analysis were used to extract information from the phonocardiographic signal. The most prominent features, determined by a feature selection method, were used to create a new feature set for heart murmur classification. The classification result was 86 % when separating patients with aortic stenosis, mitral insufficiency and physiological murmurs. The derived methods give reasonable results, and they all provide a step forward in the quest for an intelligent stethoscope, a universal phonocardiography tool able to enhance auscultation by improving sound quality, emphasizing abnormal events in the heart cycle and distinguishing different heart murmurs.

Multi-frequency backscatter acoustic profilers (echosounders) are used to measure biological and physical phenomena in the ocean in ways that are not possible with optical methods. Echosounders are commonly used on ocean observatories and by commercial fisheries but require significant manual effort to classify species of interest within the collected echograms. The work presented in this thesis tackles the challenging task of automating the identification of fish and other phenomena in echosounder data, with specific application to aggregations of juvenile salmon, schools of herring, and bubbles of air that have been mixed into the water. U-Net convolutional neural networks (CNNs) are used to accomplish this task by identifying classes at the pixel level. The data considered here were collected in Okisollo Channel on the coast of British Columbia, Canada, using an Acoustic Zooplankton and Fish Profiler at four frequencies (67.5, 125, 200, and 455 kHz). The entrainment of air bubbles and the behaviour of fish are both governed by the surrounding physical environment. To improve the classification, simulated channels for water depth and solar elevation angle (a proxy for sunlight) are used to encode the CNNs with information related to the environment providing spatial and temporal context. The manual annotation of echograms at the pixel level is a challenging process, and a custom application was developed to aid in this process. A relatively small set of annotations were created and are used to train the CNNs. During training, the echogram data are divided into randomly-spaced square tiles to encode the models with robust features, and into overlapping tiles for added redundancy during classification. This is done without removing noise in the data, thus ensuring broad applicability. This approach is proven highly successful, as evidenced by the best-performing U-Net model producing F1 scores of 93.0%, 87.3% and 86.5% for herring, salmon, and bubble classes, respectively. These models also achieve promising results when applied to echogram data with coarser resolution. One goal in fisheries acoustics is to detect distinct schools of fish. Following the initial pixel level classification, the results from the best performing U-Net model are fed through a heuristic module, inspired by traditional fisheries methods, that links connected components of identified fish (school candidates) into distinct school objects. The results are compared to the outputs from a recent study that relied on a Mask R-CNN architecture to apply instance segmentation for classifying fish schools. It is demonstrated that the U-Net/heuristic hybrid technique improves on the Mask R-CNN approach by a small amount for the classification of herring schools, and by a large amount for aggregations of juvenile salmon (improvement in mean average precision from 24.7% to 56.1%). / Graduate

Decoding non-human species communication offers a unique chance to explore alternative intelligence forms using machine learning. This master thesis focuses on discreteness and grammar, two of five linguistic areas machine learning can support, and tackles inferring syntax and temporal structures from bioacoustics data annotated with animal behavior. The problem lies in a lack of species-specific linguistic knowledge, time-consuming feature extraction and availability of limited data; additionally, unsupervised clustering struggles to discretize vocalizations continuous to human perception due to unclear parameter tuning to preprocess audio. This thesis investigates unsupervised learning to generalize deciphering syntax and short-range temporal patterns in continuous-type vocalizations, specifically fruit-bats, to address the research questions: How does dimensionality reduction affect unsupervised manifold learning to quantify size and diversity of the animal repertoire? and How do syntax and temporal structure encode contextual information? An experimental strategy is designed to improve effectiveness of unsupervised clustering for quantifying the repertoire and to investigate linguistic properties with classifiers and sequence mining; acoustic segments are collected from a dataset of fruit-bat vocalizations annotated with behavior. The methodology keeps clustering methods constant while varying dimensionality reduction techniques on spectrograms and their latent representations learnt by Autoencoders. Uniform Manifold Approximation and Projection (UMAP) embeds data into a manifold; density-based clusterings are applied to its embeddings and compared with agglomerative-based labels, used as ground-truth proxy to test robustness of models. Vocalizations are encoded into label sequences. Syntactic rules and short-range patterns in sequences are investigated with classifiers (Support Vector Machines, Random Forests); graph-analytics and prefix-suffix trees. Reducing the temporal dimension of Mel-spectrograms outperformed previous clustering baseline (Silhouette score > 0.5, 95% assignment accuracy). UMAP embeddings from sequential autoencoders showed potential advantages over convolutional autoencoders. The study revealed a repertoire between seven and approximately 20 vocal-units characterized by combinatorial patterns: context-classification achieved F1-score > 0.9 also with permuted sequences; repetition characterized vocalizations of isolated pups. Vocal-unit distributions were significantly different (p < 0.05) across contexts; a truncated-power law (alpha < 2) described the distribution of maximal repetitions. This thesis contributed to unsupervised machine learning in bioacoustics for decoding non-human communication, aiding research in language evolution and animal cognition.

A taxonomia produz uma importante contribuição para o conhecimento da biodiversidade. A taxonomia tradicional apresenta limitações quando a morfologia se mostra incapaz de revelar a diversidade dentro de grupos, necessitando a integração de diferentes tipos de dados. Espécies representam categoria básica de classificação biológica, existindo vários conceitos propostos. Um conceito unificado propõe que uma espécie representa um segmento de linhagem de uma metapopulação evolutivamente independente. Anuros apresentam ampla distribuição e são particularmente diversificados no Neotrópico. Sinais acústicos em anuros são amplamente estudados, sendo o mais abordado o canto de anúncio, por ser espécie-específico e ser útil no delineamento táxonômico entre populações/espécies. Oloylgon Fitzinger representa um grupo especioso de hilídeos e foi recentemente ressuscitado com base em análises moleculares para compor as espécies do antigo clado de Scinax catharinae. No presente estudo pretendemos contribuir com o conhecimento da diversidade de Ololygon, caracterizando morfologicamente e acusticamente populações e espécies, em particular: i) determinar a posição taxonômica de populações relacionadas à Ololygon centralis, provenientes do município de Araguari (Minas Gerais) e Cumari (Goiás); ii) re-caracterizar morfologia e cantos de três espécies (O. hiemalis, O. ranki e O. canastrensis) com o propósito de fornecer maiores detalhes sobre suas vocalizações e avaliar se o que está descrito na literatura corresponde com a nossa caracterização, e a partir disso, avaliar a diagnose entre O. hiemalis e O. ranki; iii) descrever pela primeira vez o repertório vocal de O. pombali da localidade tipo e reportar variações fenotípicas que não foram observadas antes. Espécimes depositados em museus foram avaliados quanto às suas morfologias e morfometrias. Gravações foram obtidas com gravadores profissionais/digitais e microfones direcionais acoplados, e analisadas no programa Raven Pro 1.5. As populações de Araguari e Cumari representam Ololygon centralis verdadeira, até que uma quantidade maior de evidências diga o contrário. O repertório vocal de Ololygon hiemalis é redescrito no presente estudo e, com isso, foi evidenciado que o canto tipo A (=anúncio) não foi reportado originalmente. Em relação à comparação entre O. hiemalis e O. ranki, foi considerado que elas são fenotipicamente indistinguíveis em termos de morfologia e vocalizações, mas apresentaram diferenças quantitativas em taxas de repetição de pulsos que podem ser atribuíveis a respostas comportamentais e/ou fisiológicas. O repertório vocal de O. canastrensis condiz com aquele descrito na literatura, apesar de haver algumas diferenças atribuíveis a variação intraespecífica. O repertório vocal de O. pombali é descrito pela primeira vez no presente estudo e existe uma variação em relação ao padrão dorsal de cor e manchas dessa espécie que não foi reportado originalmente, do qual não foi um caráter confiável para diagnose dessa espécie em relação aos demais congêneres. / Taxonomy yields an important contribution to the biodiversity knowledge. Traditional taxonomy is limited when morphology solely fails to reveal the real diversity within groups, requiring the integration of different kinds of data. Species represents the most basic category for biological classification, with currently a great array of concepts. A unified concept posits species as a lineage of a metapopulation that is evolutionarily independent. Anurans are widely distributed and are particularly diversified in the Neotropics. Acoustic signals in anurans are widely studied, being the most common one the advertisement call, as it has a species-specific characteristic and hence being useful in taxonomic delimitations between populations/species. Ololygon Fitzinger is a highly diversified hilydae genus and was recently resurrected on the basis of molecular analyses to shelter all species of the former Scinax catharinae clade. In the present study, we aim to contribute to the knowledge of Ololygon\"s diversity, by characterizing morphologically and acoustically species and populations, in particular: i) to determine the taxonomic position of populations closely related to Ololygon centralis, from the municipalities of Araguari (Minas Gerais) and Cumari (Goiás); ii) to re-characterize three species (O. hiemalis, O. ranki, and O. canastrensis) to provide further details on their vocalizations and evaluate if what is actually described in the literature corresponds to our descriptions, and also to evaluate the diagnosis between O. hiemalis and O. ranki; iii) to describe for the first time the vocal repertory of O. pombali from its type-locality and report phenotypic variations that were not previously reported. Specimens in museums were characterized regarding their morphology and morphometry. Recordings were acquired with digital/professional recorders and directional microphones coupled, and were analyzed in the software Raven Pro 1.5. Both populations from Araguari and Cumari represent O. centralis, until more evidences tell otherwise. The vocal repertory of O. hiemalis is redescribed in the present study, and with it, it was shown that the call type A (=advertisement) was not reported in the original description. When comparing O. hiemalis and O. ranki, it was considered that both species are phenotypically indistinguishable, although there are quantitative differences in pulse rate that is attributable to behavioral/physiological responses. The vocal repertory of O. canastrensis agrees with that described in the literature, despite of some differences attributable to intraspecific variation. The vocal repertory of O. pombali is described for the first time in the present study and this species show variation regarding dorsal pattern of color and blotches that was previously unreported, of which was not a reliable character to diagnose this species with respect to its congeners.

A Caatinga é um ecossistema brasileiro análogo as savanas africanas apresentando escassez de chuvas e temperaturas altas. O mocó apresenta, importantes adaptações ao microambiente dos afloramentos rochosos. Esse roedor caviomorfo, abandonou o hábito pastador comum a outros roedores cavíneos, como preá e a capivara, pela capacidade de escalar árvores e se alimentar de folhas e frutos. Alongou o período de gestação e adotou o cuidado paterno. Interessados em entender de que forma a comunicação acústica teria se ajustado ao ambiente isolado dos rochedos da caatinga, gravamos e analisamos as emissões sonoras dos mocós. Foram 90 dias de trabalho de campo nas Fazendas Tamanduá e São Francisco, na cidade de Patos, Paraíba. Capturamos 13 animais (6 machos e 7 fêmeas) e fizemos registros em áudio e vídeo em três situações: 1) pareamentos em caixa teste, nas condições macho x macho, macho x fêmea e fêmea x fêmea, 2) animais em grupo em cativeiro, e 3) animais em vida livre. Encontramos um repertório de 11 sinais sonoros, registrados em 3 categorias amplas de comportamento: (1) Exploração/Forrageamento: Có de contato, Estalido, Chorinho e Drrr; (2) Alerta: Assobio de alarme, Drrr e Silvo; (3) Interação Agonística: Ganido, Grito, Ronco, Arfar, Assobio de alarme e o Baterdedentes. O repertório mostrouse mais rico do que o de outros caviomorfos, como o preá. Discutimos esse resultado em relação ao tipo de vida social da espécie em comparação com a de outros caviníneos e à vida nos rochedos da caatinga. Também sugerimos que o Assobio de alarme seja um comportamento compartilhado entre o mocó e outras espécies de roedores 10 de rochedos. Há uma perspectiva de continuidade da pesquisa em busca de uma maior compreensão da função biológica desse sinal e da riqueza desse repertório acústico / The environment of Brazilian Caatinga ecosystem is similar to African Savannah with low level of rain and high temperature. The Moco shows important adaptation at the microenvironment of rock outcrops. This caviomorph rodent abandoned grazing habit, commom at others Caviinae species such as the Cavy and the Capybara for the capacity of climbing trees feeding of leaves and fruits. It also lengthened the gestation period and adopted paternal care. Interested in understanding how acoustic communication would have adjusted to the isolated environment of Caatinga rock piles, we recorded and analyzed the signals songs of Moco. Past through 90 days in field at Fazenda Tamanduá and Sítio São Francisco located at Patos city Paraiba State in Brazil. We captured 13 animals (6 males and 7 females), acquired audio and video of animals in three different situations: 1) paired in tests boxes under conditions: male x male, female x male and female x female; 2) captivity group and 3) Living free. We found a repertoire with 11 acoustic signals registered in 3 broad behavioral categories: (1) Exploration/ Foraging: Contact call, Co, Clicking (Estalido), Whine (Chorinho) and Drrr call, (2) Warning: Alarm whistle, Drrr call and Silvo, (3) Agonistic Interaction: yelp (Ganido), scream (Grito), grunt (Ronco), a breathless like sound (Arfar), Alarm Whistle and ToothChatter. This repertoire showed more rich that other caviomorph as a cavy. eu escreveria esse parágrafo dessa forma: This repertoire seemed better than other caviomorph as a Cavy. We discussed those results comparing the social life of species with social life of others Caviinae and the life at the rock piles of Caatinga. We also suggested that the Alarm whistle is shared between the 12 Moco and others rock rodents. There is a perspective to continue this research looking for a better comprehension of the biologic function of this signal and acoustic repertoire richness

Welchen Einfluß hat eine Erkrankung der lautgenerierenden Strukturen auf das Lautprodukt. Wie kann eine Stimmveränderung beschrieben werden? Diese Fragen waren zentrales Thema der Untersuchungen. Es wurde ausschließlich auf Senderseite gearbeitet und das akustische Signal und sein Generierungsmechanismus betrachtet. Zunächst wurden nichtlineare Phänomene in drei Fallstudien betrachtet. Nichtlineare Phänomene sind akustische Ereignisse, die auf ein besonderes Schwingungsverhalten der Stimmlippen zurückzuführen sind. In allen drei Fällen kamen nichtlineare Phänomene am häufigsten bei dem erkrankten Tier vor. In einer weiteren Untersuchung wurde der Harmonischen-Rausch-Abstand auf Hundebellen angewendet. Dieser akustische Parameter wurde bisher noch nicht in der Bioakustik verwendet. Normal klingende Hunde scheinen einen mittleren HNR Bereich einzunehmen, während Hunde mit Dysphonie außerhalb dieses Bereiches liegen. Außerdem wurden Untersuchungen zur Anatomie der Stimmlippen und des Vokaltraktes durchgeführt, um bestimmte Aspekte der laryngealen Stimmgenerierung zu verstehen. Diese Dissertation enthält WAVE-Datein, welche hier heruntergeladen werden können: Attached Audiofiles. / If the sender's physiology or merely the sound generating apparatus is affected by a disease, what impact on voice does it have? How can this vocal change be described? Those questions were the central issue in this work, consequently this work is focussed on the sender's side - the acoustic signal and the mechanism of sound production. First nonlinear phonemena, acoustic events arising from certain vibration patterns of the vocal folds were investigated in three case studies. In all three cases the amount of nonlinear phenomena was higher in the disordered animal. Second, the harmonic-to-noise-ratio (HNR), an acoustic parameter not yet used in animal bioacoustics, was applied to dog barks to quantify dysphonia. Normal sounding dogs occupy a middle HNR range, while dysphonic dogs exceed this range to higher as well as to lower HNR values. Additionally, certain aspects of the vocal fold and vocal tract anatomy were investigated in respect to their significance for laryngeal sound generation. This dissertation contains WAVE-files which can be downloaded here: Attached Audiofiles.