Summary

Balık davranış araştırmak için FishSim animasyon Toolchain kullanarak: Mate-seçim Sailfin molileri kopyalama üzerinde bir vaka çalışması

Published: November 08, 2018
doi:

Summary

Roman FishSim animasyon Toolchain kullanarak, biz dostum-seçim sailfin molileri kopyalama bağlamında bir protokol için non-invaziv görsel işleme genel bilgi mevcut. FishSim Animasyon Toolchain bir kullanımı kolay çerçeve tasarımı, animasyon ve canlı test balık ile davranış deneyler için bilgisayar animasyon balık çekim gücü sunumunu sağlar.

Abstract

Son on yıl içinde hayvan davranış araştırma için bilgisayar animasyonlar istihdam invaziv olmayan görsel uyaranlara, canlı hayvan işleme için karşılaştırıldığında davranışını ve görünümünü değiştirmek için onun yetenek nedeniyle artmıştır. Burada, FishSim animasyon Toolchain, araştırmacılar olarak balık ile davranış deneyler 3D bilgisayar animasyon uygulamak için bir kullanımı kolay yöntem sağlamak için geliştirilen bir yazılım çerçeve mevcut. Toolchain beş farklı balık türlerinin sanal 3D uyaranlara oluşturmak için şablonlar sunar. Uyaranlara hem görünüm hem de canlı balık çekilen fotoğraflar üzerinde bağlı boyutu, özelleştirilebilir. Birden çok uyaranlara yolları bir video oyun denetleyicisi kullanarak sanal bir ortamda yüzme kaydederek hareketlendirilebilir. Simüle davranış standardizasyon artırmak için önceden kaydedilmiş yüzme yolu ile farklı uyaranlara replayed. Birden çok animasyon daha sonra çalma düzenlenen ve monitörde canlı balık ile deneyler sırasında sunulan.

Bir vaka çalışması sailfin molileri (Poecilia latipinna) ile FishSimile bir dostum-seçim kopyalama deneme yapmak nasıl bir protokol sağlar. Biz oluşturmak ve sanal ve sanal modeli erkek hareketlendirmek için bu yöntem kullanılmaktadır ve sonra bunlar odak kadın bir ikili seçim deneyde yaşamak için sundu. Bilgisayar animasyon kadın gravid noktalar rol kalite dostum-seçim kopyalama içinde bir modeli kadın için bir göstergesi olarak araştırmak için dostum-seçim kopyalama denemede sanal balık benzetimini yapmak için kullanılan bizim sonuçlar gösterilmektedir.

Bu yöntemi uygulayarak dostum-seçim kopyalama deneyler için sınırlı değildir ancak çeşitli Deneysel tasarımlar içinde kullanılabilir. Yine de, onun kullanılabilirlik çalışma türler görsel yeteneklerine bağlıdır ve ilk doğrulama gereksinimi vardır. Genel olarak, bilgisayar animasyonlar ve yüksek seviyede kontrol ve standardizasyon deneylerde sunuyoruz ‘azaltmak’ ve ‘canlı uyarıcı hayvanlar de ‘deneysel prosedürler rafine olarak ‘ yerine’ potansiyeline ayı.

Introduction

Son zamanlarda, bilgisayar animasyonlar ve sanal gerçeklik gibi yapay uyarıcılara oluşturulması için modern teknikleri kullanarak araştırma1popülaritesi topladı vardır. Bu yöntemleri klasik deneysel yaklaşımlar canlı uyarıcı hayvanlar1,2ile karşılaştırıldığında birçok avantaj sağlar. Bilgisayar animasyonu non-invaziv görünüm (boyut, renk) manipülasyon ve deneylerde kullanılan sanal uyarıcı hayvanlar davranışını etkinleştirir. Örneğin, bir sonraki çalışmada bu tür4bilgisayar animasyon kullanarak kılıç erkek yeşil kılıç kuyruklar (Xiphophorus helleridostum tercihleri dişiler3 ‘ te test etmek için) içinde cerrahi olarak çıkarılması gereksiz hale oldu. Ayrıca, bilgisayar animasyonları doğa5‘ te nadiren karşılaşılan fenotipleri oluşturabilirsiniz. Sanal hayvan morfolojik özellikleri bile bu tür4doğal aralığının ötesine değişmiş olabilir. Özellikle, çünkü canlı hayvan6,7ile neredeyse imkansız mümkün sistematik işleme davranışının bilgisayar animasyon, bir büyük avantaj sağlıyor.

Bilgisayar animasyonlar oluşturmak için tarih için çeşitli teknikler vardır. Basit iki boyutlu (2D) animasyonları genellikle yalnızca iki boyutlu olarak hareketli bir uyarıcı bir resmini elde ve MS PowerPoint8 veya Adobe After Effects9gibi ortak yazılım oluşturulabilir. Daha sofistike 3D grafik yazılım modelleme gerektiren, üç boyutlu (3D) animasyonlar üç-boyutlu, gerçekçi ve karmaşık fiziksel hareket6,7 için olanaklar artan taşınacak uyarıcı etkinleştirin , 10 , 11 , 12. bile sanal gerçeklik nerede canlı hayvan gezinmek bir 3D ortamı simüle tasarımlar kullanılan13,14olmuştur. İçinde son gözden am-Thuly vd. 2 bu teknikler teker teker tartışmak ve avantajları ve dezavantajları uygulanışını araştırmada, özellikle çalışma kapsamı ve test hayvan görsel kapasiteleri bağlıdır üzerinde vurgulamak (“Tartışma” konusuna bakın). Ayrıca, Powell ve Rosenthal15 tavsiyelerde uygun deneysel tasarım ve hangi soruları hayvan davranış araştırma yapay uyarıcılara istihdam ederek ele.

Bilgisayar animasyon oluşturma zor ve zaman alıcı olabilir beri yazılım kolaylaştırmak ve animasyon tasarım sürecini standartlaştırmak için ihtiyaç ortaya çıktı. Bu çalışmada, biz özgür ve açık kaynak FishSim animasyon Toolchain16 tanıtmak (kısa: FishSim; https://Bitbucket.org/EZLS/fish_animation_toolchain/), bu ihtiyaçlarını karşılamak için biyoloji ve bilgisayar bilimleri birleştiren bir multidisipliner yaklaşım. Benzer şekilde daha önce yayımlanmış aracı anyFish17,18, toolchain geliştirilmesi hedef olarak balık ile deneyler animasyonlu 3D uyaranlara uygulamak için bir kullanımı kolay yöntemi ile araştırmacılar sağlamak için takip ettim. Bizim yazılım kullanılabilir araçlar kümesi oluşur: (1) oluşturmak 3D sanal balık (FishCreator), (2) animasyon video oyun denetleyicisi (FishSteering) ve (3) ile sanal balık yüzme yollarını düzenlemek ve sunmak önceden kaydedilmiş animasyonlar odak balık (FishPlayer) live monitörde. Bizim toolchain bir ikili seçim durumda test için özellikle yararlıdır ama da diğer Deneysel tasarımlar için uygun olan çeşitli özellikler sağlar. Ayrıca, iki veya daha fazla sanal balık mümkün animasyon shoaling veya Kur simülasyonu sağlar. Animasyonlar için belirli bir uyarıcı bağlı değildir ama bir uyarıcı görünümünü değiştirmek ama davranışının sabit tutmak mümkün hale diğer uyaranlara yeniden. Sistemin yüksek modüler sağlamak ve dış geribildirim cihazlar dahil etmek için neredeyse sonsuz olanaklar sunmaktadır toolchain yanı sıra robot operasyon sistemde ROS (www.ros.org), temel gerçeği açık kaynak niteliği (denetleyici olarak veya bir izleme sistemi) ve araç zinciri araştırma kendi ihtiyaçlarına adapte. Sailfin molly ek olarak, dört diğer türler Şu anda kullanılabilir: Atlantic molly Poecilia mexicana, guppy Poecilia reticulata, üç – spined stickleback Gasterosteus aculeatus ve bir Çiklit Haplochromis spp. Yeni tür bir 3D grafik aracı (Örneğin, Blender, www.blender.org) modelleme oluşturulabilir. FishSim akışıyla örneklemek ve bilgisayar animasyonu ile bir dostum-seçim kopyalama deneme yapmak nasıl bir protokol sağlar için bir örnek çalışma sailfin molileri ile gerçekleştirilen.

Dostum seçim hayvanlar onların hayat hikayesinde en önemli kararların biridir. Hayvanlar ortakları çiftleşme en iyi bulmak için farklı stratejiler geliştirmişlerdir. Onlar potansiyel ortakları bağımsız olarak, muhtemelen bir belirli fenotipik özellik19,20için önceden belirlenmiş genetik tercihlerine göre çiftleşme değerlendirirken hakkında kişisel bilgi güveniyor olabilir. Ancak, onlar ayrıca conspecifics eş seçiminde dikkat ve böylece genel bilgi21kullanmak. Gözlemci sonra aynı arkadaş (veya aynı fenotip) gözlenen conspecific seçmek karar verirse — “model” — daha önce seçilmiş, bu dostum-seçim (bundan sonra mm kısaltılır) kopyalama22,23olarak adlandırılır. Dostum-seçim kopyalama sosyal öğrenme şeklinde olduğunu ve bu nedenle, her iki omurgalı25,26,27,28gözlenen, bir sigara bağımsız dostum-seçim stratejisi24, 29 ve omurgasızlar30,31,32. Şimdiye kadar mm balık ağırlıklı olarak incelenmiş ve laboratuvar koşulları33,34,35,36,37,38 altında hem de bulundu vahşi39,40,41,42. Dostum-seçim kopyalama özellikle değerli bir birey için iki veya daha çok potansiyel çiftleşme ortak kalite ve bir “iyi” dostum seçim görünüşte benzer — fitness en üst düzeye çıkarma açısından —43yapmak zordur. Odak kadın onun seçim veya değil44,45,46,47kopyalamak isteyip kendini manken kadın kalitesini etkileyebilir. Sırasıyla, “iyi” ya da “kötü” modeli kadın kalite onu daha az ya da eş seçiminde, örneğin boyutu ve yaş44,45,46ile ilgili olarak, ya da onun bir conspecific varlık tarafından yaşanıyor için sanılıyor ya da bir heterospecific47. Conspecifics39,48,49,50,51eş seçimi kopyalayın sailfin molileri içinde odak kadın bile bir erkek52 ret kopya bulundu . MM fenotipik özellikleri yanı sıra türleşme ve hibridizasyon21,23,53,54, kopyalama sonuçlarını gelişiminde önemli bir rol oynamak için kabul edilir beri bir ” yanlış”seçim copier55fitness azaltılmasında çok büyük olabilir. Bireysel, gözlenen modeli bilgi, modeli kendisini de deneyimli dostum onu ya da onun olması nedeniyle “iyi” bir seçim yapıyor Yani, güvenilir bir kaynak ise değerlendirmek önemlidir başka bir seçimi kopyalamak tek bir karar verirse seçim. Burada soru ortaya çıkıyor: görsel özellikleri sailfin molly dişi içinde kopyalamak için güvenilir bir model karakterize?

Gravid nokta kadın sailfin molileri ve diğer Poeciliids farklı bir görsel özelliğidir (olarak da bilinen ‘anal nokta’, ‘damızlık patch’ veya ‘gebelik spot’). Onların anal bölge Koyu pigmentli bu alanda yumurtalık sac56astar doku melanization türetilmiştir. Gravid nokta varlığı ve boyutu değişken arasında conspecific kadın vardır ve daha fazla tek tek yumurtalık döngüleri56,57ilerleme sırasında değişebilir. Gravid noktalar erkekler çekmek ve gonopodial yönlendirme için iç döllenme58 veya doğurganlık59,60reklam aracı olarak hizmet verebilir. Gravid nokta ve bir dişinin üreme durum arasındaki bağlantıyı göz önüne alındığında, tahmin ettiğimiz gravid nokta odak kadın gözlemlemek için Şu anki üreme haline üzerinde bilgi sağlayarak modeli kadın kalite belirtisi olarak sunmaktadır. Biz iki alternatif hipotezler araştırdık. İlk olarak, gravid nokta vade olarak Farr ve Travis59tarafından tahmin için genel bir işareti ise muhtemelen güvenilir ve deneyimli modeli (spot) olmadan olgunlaşmamış modeline göre gösterir. Burada, odak kadın bir nokta ile bir modeli seçimi ama bunun bir model bir nokta olmadan kopyalamak daha yüksektir. Gravid işaretleri algılama sigara nedeniyle zaten broods olarak tahmin Sumner vd tarafından geliştirme ise ikinci alıcı olmayan dişiler daha az titiz olarak düşünülebilir beri 60, modelin muhtemelen daha az güvenilir olduğunu. Bu durumda, odak kadın kendi seçtikleri ama bu nokta olmadan modellerin kopyalamaz. Şimdiye kadar mm için gravid yerde sailfin molly kadın rolü asla test, ne de deneysel olarak manipüle.

Biz FishSim canlı uyarıcı ve klasik deneysel işlemin49yılında,50 kullanılan modeli balık kullanmak yerine bilgisayar monitörleri üzerinde sanal uyarıcı ve sanal modeli erkek sunarak mm deney gerçekleştirmek için kullanılan ,51,61. Bizim yazılım genel kullanılabilirlik daha önce sailfin molileri12‘ dostum seçim hakkında hipotezler test etmek için doğrulandı. Buraya, devamsızlık veya sanal modeli kadın gravid bir yerde varlığı canlı odak kadın gözlemleme dostum seçim etkiler olup olmadığını test ettik. İlk test tankı (Şekil 1.1) alışmana ve onlara iki farklı sanal uyarıcı erkek ikinci kaptan seçmeli testte (Şekil 1.2) arasında seçim odak kadın izin verdik. Daha sonra gözlem süresi boyunca, bir sanal modeli erkek (Şekil 1.3) ile birlikte önceki tercih edilmeyen sanal erkek sunuldu. Bir sonraki ikinci eş seçmeli test, odak kadın yine aynı erkek (Şekil 1.4) arasında açmadı. Odak kadın dostum-seçim kararını birinci ve ikinci eş seçmeli test karşılaştırarak gözlenen modeli erkek arkadaş seçiminde kopyalanan olup olmadığını analiz ettik. Biz hangi biz görsel olarak sanal modeli erkek kalitesini manipüle iki farklı deneysel tedaviler uygulandı. Gözlem süresi boyunca, biz de önceki tercih edilmeyen sanal erkek (1) ile birlikte bir sanal modeli erkek olan bir gravid yeri (“spot” tedavi); sundu veya (2) ile birlikte sanal modeli erkek gravid nokta (“spot” tedavi) olmadan. Ayrıca, odak kadın sürekli ne zaman genel bilgi sağlanan açmadı olup olmadığını herhangi bir model erkek olmadan kontrol, test ettik.

Figure 1
Şekil 1. En önemli deneysel adımlar sanal balık uyaranlara kullanarak bir mm deney için genel bakış. (1) iklimlendirme dönemi. İkinci Kaptan seçmeli test (2) : canlı odak erkek arasındaki sanal uyarıcı erkekler seçer. (3) gözlem süresi: fokal erkek saatler önceden tercih edilmeyen erkek bir sanal modeli erkek gravid nokta ile birlikte. (4) ikinci eş seçmeli test: fokal erkek tekrar sanal uyarıcı erkekler arasında seçer. Bu örnekte, o modeli seçimi kopyalar. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Protocol

Gerçekleştirilen deneyler ve balık işleme Alman hayvan refah teşri (Deutsches Tierschutzgesetz) ile uyumlu olduğunu ve iç hayvan refah görevlisi Dr. Urs Gießelmann, Siegen Üniversitesi ve bölgesel yetkililer (tarafından onaylanmış Kreisveterinäramt Siegen-Wittgenstein; İzni numarası: 53.6 55 05). 1. sanal balık tasarım Not: Gerekli donanım ve yazılım listesi ek materyalleri listesinde bulun. Ayrıntılı bir açıklama FishSi…

Representative Results

Protokolü Sanal sailfin molly erkek ve kadın bilgisayar animasyonlar oluşturmak için FishSim kullanılır. Daha fazla araç zinciri mm deney göre açıklanan Şekil 1 ve adım 5 Protokolü’nün deneysel bir işlem gerçekleştirmek için bir ikili seçim durumda odak kadın yaşamak için animasyonlar sunmak için kullanılan. Odak kadın sanal modeli erkek seçimi kopyalanmış olup o…

Discussion

Gravid nokta sailfin molly dişilerde daha önce doğru conspecific erkek59,60bereket reklam aracı olarak hizmet etmek için tanımlanmıştır. Olup gravid bir yer de dostum seçim bağlamında conspecific kadın için bilgi sağlayabilir defa test değil. Mevcut durumda çalışmada, biz gravid bir nokta potansiyel rolü bir conspecific dişilerini mm bağlamında gözlemlemek için genel bilgi kaynağı olarak araştırdık. Bizim çalışma gravid nokta bir …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu eser Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG (WI 1531/12-1 KW ve SG) ve KU 689/11-1 KDK, KM ve JMH tarafından desteklenmiştir. Biz içtenlikle ve Lisans Araştırma Staj SG ve DB arasında organize etmek için DAAD RISE Almanya program teşekkür (finansman-ID: 57346313). DB artış-Globalink araştırma staj Ödülü (FR21213) ile finansmanı için Mitacs için minnettarız. Biz lütfen Aaron FishSim Jüpiter okuyucu tanıtmak için çağırdığınız için Berard ve Alisha DSouza yanı sıra değerli görüşlerini için üç adsız yorumcular el yazması önceki bir sürümü üzerinde teşekkür ederiz.

Materials

Hardware
2x 19" Belinea LCD displays Belinea GmbH, Germany Model 1970 S1-P 1280 x 1024 pixels resolution
1x 24" Fujitsu LCD display Fujitsu Technology Solutions GmbH, Germany Model B24-8 TS Pro 1920 x 1080 pixels resolution
Computer Intel Core 2 Quad CPU Q9400 @ 2.66GHz x 4, GeForce GTX 750 Ti/PCIe/SSE2, 7.8 GiB memory, 64-bit, 1TB; keyboard and mouse
SONY Playstation 3 Wireless Controller Sony Computer Entertainment Inc., Japan Model No. CECHZC2E USB-cable for connection to computer
Glass aquarium 100 cm x 40 cm x 40 cm (L x H x W)
Plexiglass cylinder custom-made 49.5 cm height, 0.5 cm thickness, 12 cm diameter; eight small holes (approx. 5 mm diameter) drillt close to the end of the cylinder lower the amount of water disturbance while releasing the fish
Gravel
2x OSRAM L58W/965 OSRAM GmbH, Germany Illumination of the experimental setup
2x Stopwatches
Name Company Catalog Number Comments
Software
ubuntu 16.04 LTS Computer operating system; Download from: https://www.ubuntu.com/
FishSim Animation Toolchain v.0.9 Software download and user manual (PDF) from: https://bitbucket.org/EZLS/fish_animation_toolchain
GIMP Gnu Image Manipulation Program (version 2.8.22) Download from: https://www.gimp.org/

References

  1. Witte, K., Gierszewski, S., Chouinard-Thuly, L. Virtual is the new reality. Current Zoology. 63 (1), 1-4 (2017).
  2. Chouinard-Thuly, L., et al. Technical and conceptual considerations for using animated stimuli in studies of animal behavior. Current Zoology. 63 (1), 5-19 (2017).
  3. Basolo, A. L. Female preference for male sword length in the green swordtail, Xiphophorus helleri (Pisces: Poeciliidae). Animal Behaviour. 40 (2), 332-338 (1990).
  4. Rosenthal, G. G., Evans, C. S. Female preference for swords in Xiphophorus helleri reflects a bias for large apparent size. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 95 (8), 4431-4436 (1998).
  5. Schlupp, I., Waschulewski, M., Ryan, M. J. Female preferences for naturally-occurring novel male traits. Behaviour. 136 (4), 519-527 (1999).
  6. Campbell, M. W., Carter, J. D., Proctor, D., Eisenberg, M. L., de Waal, F. B. M. Computer animations stimulate contagious yawning in chimpanzees. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 276 (1676), 4255-4259 (2009).
  7. Woo, K. L., Rieucau, G. The importance of syntax in a dynamic visual signal: recognition of jacky dragon displays depends upon sequence. Acta Ethologica. 18 (3), 255-263 (2015).
  8. Balzarini, V., Taborsky, M., Villa, F., Frommen, J. G. Computer animations of colour markings reveal the function of visual threat signals in Neolamprologus pulcher. Current Zoology. 63 (1), 45-54 (2017).
  9. Tedore, C., Johnsen, S. Visual mutual assessment of size in male Lyssomanes viridis jumping spider contests. Behavioral Ecology. 26 (2), 510-518 (2015).
  10. Watanabe, S., Troje, N. F. Towards a “virtual pigeon”: a new technique for investigating avian social perception. Animal Cognition. 9 (4), 271-279 (2006).
  11. Culumber, Z. W., Rosenthal, G. G. Mating preferences do not maintain the tailspot polymorphism in the platyfish Xiphophorus variatus. Behavioral Ecology. 24 (6), 1286-1291 (2013).
  12. Gierszewski, S., Müller, K., Smielik, I., Hütwohl, J. -. M., Kuhnert, K. -. D., Witte, K. The virtual lover: variable and easily guided 3D fish animations as an innovative tool in mate-choice experiments with sailfin mollies – II. Validation. Current Zoology. 63 (1), 65-74 (2017).
  13. Thurley, K., Ayaz, A. Virtual reality systems for rodents. Current Zoology. 63 (1), 109-119 (2017).
  14. Stowers, J. R., et al. Virtual reality for freely moving animals. Nature. 14 (10), 995 (2017).
  15. Powell, D. L., Rosenthal, G. G. What artifice can and cannot tell us about animal behavior. Current Zoology. 63 (1), 21-26 (2017).
  16. Müller, K., Smielik, I., Hütwohl, J. -. M., Gierszewski, S., Witte, K., Kuhnert, K. -. D. The virtual lover: variable and easily guided 3D fish animations as an innovative tool in mate-choice experiments with sailfin mollies-I. Design and implementation. Current Zoology. 63 (1), 55-64 (2017).
  17. Veen, T., et al. anyFish: an open- source software to generate animated fish models for behavioural studies. Evolutionary Ecology Research. 15 (3), 361-375 (2013).
  18. Ingley, S. J., et al. anyFish 2. 0: An open-source software platform to generate and share animated fish models to study behavior. SoftwareX. 3, 13-21 (2015).
  19. Bakker, T. C. M., Pomiankowski, A. The genetic basis of female mate preferences. The Journal of Evolutionary Biology. 8 (2), 129-171 (1995).
  20. Andersson, M., Simmons, L. W. Sexual selection and mate choice. Trends in Ecology & Evolution. 21 (6), 296-302 (2006).
  21. Danchin, &. #. 2. 0. 1. ;., Giraldeau, L. -. A., Valone, T. J., Wagner, R. H. Public information: From nosy neighbors to cultural evolution. Science. 305 (5683), 487-491 (2004).
  22. Pruett-Jones, S. Independent Versus Nonindependent Mate Choice: Do Females Copy Each Other?. The American Naturalist. 140 (6), 1000-1009 (1992).
  23. Witte, K., Kniel, N., Kureck, I. M. Mate-choice copying: Status quo and where to go. Current Zoology. 61 (6), 1073-1081 (2015).
  24. Witte, K., Nöbel, S., Brown, C., Laland, K. N., Krause, J. Learning and Mate Choice. Fish Cognition and Behavior. , 81-107 (2011).
  25. Waynforth, D. Mate Choice Copying in Humans. Human nature. 18 (3), 264-271 (2007).
  26. Galef, B. G., White, D. J. Evidence of social effects on mate choice in vertebrates. Behavioural Processes. 51 (1-3), 167-175 (2000).
  27. Kniel, N., Dürler, C., Hecht, I., Heinbach, V., Zimmermann, L., Witte, K. Novel mate preference through mate-choice copying in zebra finches: sexes differ. Behavioral Ecology. 26 (2), 647-655 (2015).
  28. Kniel, N., Schmitz, J., Witte, K. Quality of public information matters in mate-choice copying in female zebra finches. Frontiers in Zoology. 12, 26 (2015).
  29. Kniel, N., Müller, K., Witte, K. The role of the model in mate-choice copying in female zebra finches. Ethology. 123 (6-7), 412-418 (2017).
  30. Mery, F., et al. Public Versus Personal Information for Mate Copying in an Invertebrate. Current Biology. 19 (9), 730-734 (2009).
  31. Dagaeff, A. -. C., Pocheville, A., Nöbel, S., Loyau, A., Isabel, G., Danchin, E. Drosophila mate copying correlates with atmospheric pressure in a speed learning situation. Animal Behaviour. 121, 163-174 (2016).
  32. Monier, M., Nöbel, S., Isabel, G., Danchin, E. Effects of a sex ratio gradient on female mate-copying and choosiness in Drosophila melanogaster. Current Zoology. 64 (2), 251-258 (2018).
  33. Dugatkin, L. A., Godin, J. -. G. J. Reversal of female mate choice by copying in the guppy (Poecilia reticulata). Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 249, 179-184 (1992).
  34. Widemo, M. S. Male but not female pipefish copy mate choice. Behavioral Ecology. 17 (2), 255-259 (2006).
  35. Heubel, K. U., Hornhardt, K., Ollmann, T., Parzefall, J., Ryan, M. J., Schlupp, I. Geographic variation in female mate-copying in the species complex of a unisexual fish, Poecilia formosa. Behaviour. 145 (8), 1041-1064 (2008).
  36. Bierbach, D., et al. Male fish use prior knowledge about rivals to adjust their mate choice. Biology Letters. 7 (3), 349-351 (2011).
  37. Munger, L., Cruz, A., Applebaum, S. Mate choice copying in female humpback limia (Limia nigrofasciata, family Poeciliidae). Ethology. 110 (7), 563-573 (2004).
  38. Frommen, J. G., Rahn, A. K., Schroth, S. H., Waltschyk, N., Bakker, T. C. M. Mate-choice copying when both sexes face high costs of reproduction. Evol Ecol. 23 (3), 435-446 (2009).
  39. Witte, K., Ryan, M. J. Mate choice copying in the sailfin molly, Poecilia latipinna, in the wild. Animal Behaviour. 63 (5), 943-949 (2002).
  40. Goulet, D., Goulet, T. L. Nonindependent mating in a coral reef damselfish: evidence of mate choice copying in the wild. Behavioral Ecology. 17 (6), 998-1003 (2006).
  41. Alonzo, S. H. Female mate choice copying affects sexual selection in wild populations of the ocellated wrasse. Animal Behaviour. 75 (5), 1715-1723 (2008).
  42. Godin, J. -. G. J., Hair, K. P. E. Mate-choice copying in free-ranging Trinidadian guppies (Poecilia reticulata). Behaviour. 146, 1443-1461 (2009).
  43. Nordell, S. E., Valone, T. J. Mate choice copying as public information. Ecology Letters. 1 (2), 74-76 (1998).
  44. Vukomanovic, J., Rodd, F. H. Size-Dependent Female Mate Copying in the Guppy (Poecilia reticulata): Large Females are Role Models but Small Ones are not. Ethology. 113 (6), 579-586 (2007).
  45. Dugatkin, L. A., Godin, J. -. G. J. Female mate copying in the guppy (Poecilia reticulata): age-dependent effects. Behavioral Ecology. 4, 289-292 (1993).
  46. Amlacher, J., Dugatkin, L. A. Preference for older over younger models during mate-choice copying in young guppies. Ethology Ecology & Evolution. 17 (2), 161-169 (2005).
  47. Hill, S. E., Ryan, M. J. The role of model female quality in the mate choice copying behaviour of sailfin mollies. Biology Letters. 2 (2), 203-205 (2006).
  48. Gierszewski, S., Keil, M., Witte, K. Mate-choice copying in sailfin molly females: public information use from long-distance interactions. Behavioral Ecology and Sociobiology. 72 (2), 26 (2018).
  49. Schlupp, I., Marler, C., Ryan, M. J. Benefit to male sailfin mollies of mating with heterospecific females. Science. 263 (5145), 373-374 (1994).
  50. Schlupp, I., Ryan, M. J. Male sailfin mollies (Poecilia latipinna) copy the mate choice of other males. Behavioral Ecology. 8 (1), 104-107 (1997).
  51. Witte, K., Ryan, M. J. Male body length influences mate-choice copying in the sailfin molly Poecilia latipinna. Behavioral Ecology. 9 (5), 534-539 (1998).
  52. Witte, K., Ueding, K. Sailfin molly females (Poecilia latipinna) copy the rejection of a male. Behavioral Ecology. 14 (3), 389-395 (2003).
  53. Verzijden, M. N., ten Cate, C., Servedio, M. R., Kozak, G. M., Boughman, J. W., Svensson, E. I. The impact of learning on sexual selection and speciation. Trends in Ecology & Evolution. 27 (9), 511-519 (2012).
  54. Varela, S. A. M., Matos, M., Schlupp, I. The role of mate-choice copying in speciation and hybridization. Biological Reviews. 93 (2), 1304-1322 (2018).
  55. Nöbel, S., Danchin, E., Isabel, G. Mate-copying for a costly variant in Drosophila melanogaster females. Behavioral Ecology. , ary095 (2018).
  56. Norazmi-Lokman, N. H., Purser, G. J., Patil, J. G. Gravid Spot Predicts Developmental Progress and Reproductive Output in a Livebearing Fish, Gambusia holbrooki. PLoS One. 11 (1), e0147711 (2016).
  57. Constantz, G. D., Meffe, G. K., Snelson, F. F. Reproductive biology of poeciliid fishes. Ecology and Evolution of livebearing fishes (Poeciliidae). , 33-50 (1989).
  58. Peden, A. E. Variation in Anal Spot Expression of Gambusiin Females and Its Effect on Male Courtship. Copeia. 1973 (2), 250-263 (1973).
  59. Farr, J. A., Travis, J. Fertility Advertisement by Female Sailfin Mollies, Poecilia latipinna (Pisces: Poeciliidae). Copeia. 1986 (2), 467-472 (1986).
  60. Sumner, I. T., Travis, J., Johnson, C. D. Methods of Female Fertility Advertisement and Variation among Males in Responsiveness in the Sailfin Molly (Poecilia latipinna). Copeia. 1994 (1), 27-34 (1994).
  61. Witte, K., Noltemeier, B. The role of information in mate-choice copying in female sailfin mollies (Poecilia latipinna). Behavioral Ecology and Sociobiology. 52 (3), 194-202 (2002).
  62. Bischoff, R. J., Gould, J. L., Rubenstein, D. I. Tail size and female choice in the guppy (Poecilia reticulata). Behavioral Ecology and Sociobiology. 17 (3), 253-255 (1985).
  63. Forsgren, E. Predation Risk Affects Mate Choice in a Gobiid Fish. The American Naturalist. 140 (6), 1041-1049 (1992).
  64. Berglund, A. Risky sex: male pipefishes mate at random in the presence of a predator. Animal Behaviour. 46 (1), 169-175 (1993).
  65. Kodric-Brown, A. Female choice of multiple male criteria in guppies: interacting effects of dominance, coloration and courtship. Behavioral Ecology and Sociobiology. 32 (6), 415-420 (1993).
  66. Witte, K., Klink, K. B. No pre-existing bias in sailfin molly females, Poecilia latipinna, for a sword in males. Behaviour. 142 (3), 283-303 (2005).
  67. Nöbel, S., Witte, K. Public Information Influences Sperm Transfer to Females in Sailfin Molly Males. PLoS One. 8 (1), e53865 (2013).
  68. Crawley, M. J. . The R Book. , (2007).
  69. Pinheiro, J. C., Bates, D. M. . Mixed-Effects Models in S and S-PLUS. , (2000).
  70. Zuur, A., Ieno, E. N., Walker, N., Saveliev, A. A., Smith, G. M. . Mixed Effects Models and Extensions in Ecology with R. , (2009).
  71. phia: Post-Hoc Interaction Analysis. Available from: https://cran.r-project.org/web/packages/RVAideMemoire (2015)
  72. Korner-Nievergelt, F., Roth, T., von Felten, S., Guélat, J., Almasi, B., Korner-Nievergelt, P. . Bayesian Data Analysis in Ecology Using Linear Models with R, BUGS, and Stan. , (2015).
  73. RVAideMemoire: Testing and Plotting Procedures for Biostatistics. Available from: https://cran.r-project.org/package=RVAideMemoire%0A (2017)
  74. Travis, J., Meffe, G. K., Snelson, F. F. Ecological genetics of life history traits in poeciliid fishes. Ecology and Evolution of livebearing fishes (Poeciliidae). , 185-200 (1989).
  75. Benson, K. E. Enhanced Female Brood Patch Size Stimulates Male Courtship in Xiphophorus helleri. Copeia. 2007 (1), 212-217 (2007).
  76. Hurlbert, S. H. Pseudoreplication and the design of ecological field experiments. Ecological Monographs. 54 (2), 187-211 (1984).
  77. McGregor, P. K. Playback experiments: design and analysis. Acta Ethologica. 3 (1), 3-8 (2000).
  78. Smielik, I., Müller, K., Kuhnert, K. D. Fish motion simulation. ESM 2015-European Simulation and Modelling (EUROSIS) Conference Proc. , 392-396 (2015).
  79. Baird, R. C. Aspects of social behavior in Poecilia latipinna (Lesueur). Revista de Biología Tropical. 21 (2), 399-416 (1974).
  80. Tedore, C., Johnsen, S. Using RGB displays to portray color realistic imagery to animal eyes. Current Zoology. 63 (1), 27-34 (2017).
  81. Calabrese, G. M., Brady, P. C., Gruev, V., Cummings, M. E. Polarization signaling in swordtails alters female mate preference. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (37), 13397-13402 (2014).
  82. Qin, M., Wong, A., Seguin, D., Gerlai, R. Induction of social behavior in zebrafish: live versus computer animated fish as stimuli. Zebrafish. 11 (3), 185-197 (2014).
  83. Scherer, U., Godin, J. -. G. J., Schuett, W. Validation of 2D-animated pictures as an investigative tool in the behavioural sciences A case study with a West African cichlid fish, Pelvicachromis pulcher. Ethology. 123 (8), 560-570 (2017).
  84. Butkowski, T., Yan, W., Gray, A. M., Cui, R., Verzijden, M. N., Rosenthal, G. G. Automated interactive video playback for studies of animal communication. The Journal of Visualized Experiments. (48), 2374 (2011).
  85. Müller, K., Gierszewski, S., Witte, K., Kuhnert, K. -. D. Where is my mate? Real-time 3-D fish tracking for interactive mate-choice experiments. ICPR 2016-23rd International Conference for Pattern Recognition; VAIB 2016, Proc. , 1-5 (2016).
  86. Müller, K., Schlemper, J., Kuhnert, L., Kuhnert, K. -. D. Calibration and 3D ground truth data generation with orthogonal camera-setup and refraction compensation for aquaria in real-time. IEEE 2014 International Conference on Computer Vision Theory and Applications (VISAPP). 3, 626-634 (2014).
  87. Müller, K., Hütwohl, J. M., Gierszewski, S., Witte, K., Kuhnert, K. D. Fish Motion Capture with Refraction Synthesis. Journal of WSCG. , (2018).
  88. . ASAB Guidelines for the treatment of animals in behavioural research and teaching. Animal Behaviour. 135, (2018).
  89. Russell, W. M. S., Burch, R. L. . The Principles of Humane Experimental Technique. , (1959).

Play Video

Cite This Article
Gierszewski, S., Baker, D., Müller, K., Hütwohl, J., Kuhnert, K., Witte, K. Using the FishSim Animation Toolchain to Investigate Fish Behavior: A Case Study on Mate-Choice Copying In Sailfin Mollies. J. Vis. Exp. (141), e58435, doi:10.3791/58435 (2018).

View Video