Giessener Elektronische Bibliothek

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Analyse der lokomotorischen Aktivität von Mastschweinen mittels VideoMotionTracker® unter Beachtung des sozialen Status

Brendle, Julia


Originalveröffentlichung: (2012) Giessen : VVB Laufersweiler
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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-91715
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2013/9171/

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Tierzucht und Haustiergenetik
Fachgebiet: Agrarwissenschaften und Umweltmanagement
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5976-7
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 14.12.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 28.01.2013
Kurzfassung auf Deutsch: Ziel dieser Arbeit war es festzustellen, welche Wegstrecken Mastschweine im Verlauf einer Mastperiode innerhalb von 24 h zurücklegen und ob die Größe der Gruppe, die Position der Schweine innerhalb der Gruppenhierarchie sowie weitere Parameter einen Einfluss auf die Länge der zurückgelegten Wegstrecken ausüben. In einer methodischen Voruntersuchung wurde hierfür zunächst die neu entwickelte Software VideoMotionTracker® der Firma Mangold International GmbH zur computergestützten Wegstreckenmessung an Videoaufzeichnungen von 32 Saugferkeln im Alter von 9 Tagen, aufgezeichnet unter standardisierten Bedingungen in einem open field, validiert.
Für die weitere Untersuchung wurden in 20 Durchgängen durch Videotechnik, die agonistischen Interaktionen von 480 Absetzferkeln, aufgestallt in 12er Gruppen, über einen Zeitraum von 72 h nach dem Absetzen aufgezeichnet und in einer 12 x 12 Sieger-Verlierer-Matrix erfasst, wobei in den Zeilen die Sieger und in den Spalten die Verlierer aufgetragen wurden. Diese diente als Grundlage zur Analyse des Auftretens agonistischer Interaktionen innerhalb der Aufzuchtgruppe. Mit Hilfe der Software MatMan 1.1 wurden im Anschluss soziometrischer Kenngrößen auf Ebene der Gruppe, der Dyade und des einzelnen Tieres berechnet. Dieselben Schweine wurden bei der Einstallung in den Mastbereich neu gruppiert, in 6er bzw. 12er Gruppen aufgestallt und erneut 72 h videoüberwacht, um das Auftreten agonistischer Interaktionen auch im Mastbereich zu erfassen. Im weiteren Verlauf wurden 220 der eingestallten Schweine auf Grundlage ihres erreichten Rangplatzes innerhalb der Mastgruppe als Fokustiere für die Ermittlung der in 24 h absolvierten Wegstrecken ausgewählt. Mit Hilfe der Videotechnik erfolgten eine weitere Aufzeichnungen über 2 x 24 h zu den folgenden Zeitpunkten im Verlauf der Mastperiode:
 Mastbeginn: 2 Wochen nach der Einstallung in den Mastbereich
 Mastmitte: 6 Wochen nach der Einstallung in den Mastbereich
 Mastende: 10 Wochen nach der Einstallung in den Mastbereich

Im Anschluss wurden die innerhalb von 24 h zurückgelegten Wegstrecken dieser Fokustiere mit der VMT®-Software vermessen und analysiert. Weiterhin erfolgte vor der Einstallung in den Aufzucht- bzw. Mastbereich sowie nach den Videoaufzeichnungen zur Analyse des Auftretens agonistischer Interaktionen eine einzeltierbezogene Bonitur des Integuments. Anhand einer Bewertungsskala von 0 bis 3 wurden die Körperregionen Kopf, Ohren, Hals / Schulter, Flanke und Schinken bonitiert, um den Grad der im Rahmen von Rangordnungskämpfen auftretenden Verletzungen zu erfassen.
Auftreten agonistischer Interaktionen und Berechnung soziometrischer Kenngrößen
Insgesamt wurden in 20 Durchgängen in jeweils 2 Gruppen mit 12 Absetzferkeln 11.763 agonistische Interaktionen erfasst. Nach Neugruppierung und Einstallung in den Mastbereich (je Durchgang 2 Gruppen mit 6 Tieren sowie eine 12er Gruppe) wurden 7.825 agonistische Interaktionen analysiert.
Zu Beginn der Aufzuchtperiode traten mit 28,5 AI signifikant mehr Interaktionen auf als nach der Neugruppierung und Einstallung in den Mastbereich, wo durchschnittlich nur 17,5 AI zur Etablierung der Hierarchie gezeigt wurden. Zwischen männlichen und weiblichen Tieren zeigte sich nach dem Absetzen ein Unterschied von durchschnittlich 2 AI, während im Mastbereich im Mittel mit 17,8 bzw. 17,1 AI alle Schweine auf gleichem Niveau agierten.
In Gruppen mit tendenziell schwereren Absetzferkeln zeigten sich mit 31,4 AI 3 Kämpfe mehr als in Gruppen mit leichteren Tieren. Innerhalb der Mastperiode traten in Gruppen mit 6 Schweinen im Mittel 18,2 AI auf, während in Gruppen mit 12 Tieren 16,7 Interaktionen erfasst wurden. Auch die unterschiedliche Zusammenstellung der 6er Gruppen hatte einen Einfluss auf die Anzahl der agonistischer Interaktionen. Der Vergleich ergab für Gruppen, gebildet aus Wurfgeschwistern, 1,7 Interaktionen mehr als für Gruppen aus 2 x 3 „fremden“ Tieren.
Anhand der erfassten agonistischen Interaktionen wurde auf Einzeltierebene für jedes Schwein einer Gruppe ein tierindividueller Rangindex berechnet. Dieser ermöglichte eine Zuordnung der Individuen zu einer bestimmten Rangposition in der Gruppe. Im Anschluss konnten die Tiere anhand dieser Rangzahl und abhängig von der Gruppengröße in drei Rangklassen (Rangplatz 1 bzw. 1 & 3 = ranghoch; Rangplatz 3 bzw. 6 = rangmittel; Rangplatz 6 bzw. 9 & 12 = rangnieder) eingeteilt werden. Ranghohe Schweine waren in beiden Haltungsabschnitten, mit 34,5 AI in der Aufzucht und 19,1 AI in der Mast, an signifikant mehr agonistischen Interaktionen beteiligt als rangniedere oder rangmittlere Tiere.
Auch die Lebendmasse der Tiere zeigte, neben den weiteren Parametern Durchgang und Untersuchungsgruppe, sowohl in der Aufzucht als auch in der Mast, einen Einfluss auf die Rangklasse. Je schwerer ein Schwein beim Absetzen bzw. der Masteinstallung war, desto höhere Rangplätze belegte es in der Gruppe. So wogen ranghohe Ferkel nach dem Absetzen mit 8,9 kg signifikant mehr als rangniedere Ferkel mit 7,2 kg. In der Mastperiode ergab sich ein ähnlicher Zusammenhang, da ranghohe Tiere mit 23,7 kg insgesamt 3 kg mehr Lebendmasse aufwiesen als rangniedere Tiere mit 20,7 kg. Die berechneten Korrelationen zwischen den Lebendmassen und der Rangklasse waren höchstsignifikant negativ.
Die linearitätsanzeigenden Parameter wiesen sowohl in der Aufzucht als auch in der Mast niedrige Werte auf. Mit h = 0,40; h´= 0,46 und K = 0,38 war die soziale Hierarchie innerhalb der betrachteten Aufzuchtgruppen offensichtlich weniger linear. Auch im Mastabschnitt nahmen die Parameter nur wenig höhere Werte an (h = 0,51; h´= 0,59; K = 0,49). Die Betrachtung der soziometrischen Kenngrößen, getrennt nach Größe der Gruppe, zeigte eine größere Linearität der Gruppenhierarchie in 6er Gruppen (h = 0,63; h´= 0,70; K = 0,60). In Gruppen mit 12 Tieren deuteten die ermittelten Werte, h = 0,28, h´= 0,37 und K = 0,27, hingegen auf eine wenig linear ausgeprägte Hierarchie hin. Der Direktionaler Konsistenzindex von DCI = 0,69 in der Aufzucht und DCI = 0,75 in der Mast spiegelt die deutliche Unidirektionalität innerhalb der dyadischen Beziehungen wider.

Analyse der Boniturergebnisse
In beiden Haltungsabschnitten wiesen die Körperregionen „Ohren“ und „Hals/Schultern“ die meisten, durch Rangordnungskämpfe bedingten, Verletzungen auf. Tiere mit einer höheren Lebendmasse hatten dabei einen höheren Verletzungsgrad, auch wenn das Verletzungsniveau über den gesamten Haltungsabschnitt mit einem maximalen kumulativen Boniturindex von kBI = 5,63 in der Aufzucht und kBI = 6,10 in der Mast (der maximal zu erreichende Wert lag bei 30) insgesamt sehr niedrig war.

Analyse der zurückgelegten Wegstrecken
Insgesamt standen für die Analyse der Wegstrecken 6.624 h Videomaterial aus 20 Durchgängen zu unterschiedlichen Mastabschnitten (Mastanfang, Mastmitte, Mastende) zur Verfügung und wurden mit der Software VMT® ausgewertet. Durch die Bildung von Mittelwerten aus auf zwei aufeinanderfolgenden Tagen über jeweils 24 h absolvierten Wegstrecken eines ausgewählten Fokustieres wurden kurzfristig auftretende Unruhen im laufenden Lehr- und Stallbetrieb ausgeglichen.
Neben dem Untersuchungsdurchgang zeigte insbesondere der Mastabschnitt einen signifikanten Einfluss auf die Länge der absolvierten Wegstrecken. Im Durchschnitt legten Mastschweine, betrachtet über alle Durchgänge und Gruppen hinweg, zu Mastbeginn mit 730 m in 24 h die längsten Strecken zurück. In der Mitte der Mastperiode verringerte sich die Strecke auf durchschnittlich 501 m, während am Mastende im Mittel 315 m absolviert wurden. Der höchste gemessene Streckenwert bei Einzeltieren wurde mit 1.823 m zum Zeitpunkt des Mastbeginns, der geringste Wert zum Ende der Mastperiode mit 71 m erfasst. Diese Ergebnisse sind sehr eng mit der Lebendmasseentwicklung der Mastschweine verbunden. Es zeigte sich, dass mit einer Zunahme der Lebendmasse die in 24 h zurückgelegten Wegstrecken eines Mastschweins über den gesamten Haltungsverlauf signifikant kürzer wurden. Zu Beginn der Mastperiode bewirkte eine Zunahme von 1 kg im Mittel eine Reduzierung der Wegstrecke um 15,82 m. Zur Mastmitte verringerte sich die Strecke um 8,36 m, während eine Lebendmassezunahme von 1 kg am Mastende zu einer Verkürzung der Strecke um 5,13 m führte.
Fokustiere, die in 6er Gruppen eingestallt waren, legten über den gesamten Verlauf der Mastperiode signifikant kürzere Wegstrecken zurück als Fokustiere aus 12er Gruppen. Am Anfang der Mastperiode absolvierten sie durchschnittlich 650 m, während Fokustiere aus 12er Gruppen 828 m zurücklegten. In der Mitte der Mast reduzierten sich die Wegstrecken in beiden Gruppengrößen (6er Gruppen = 436 m; 12er Gruppen = 584 m). Die Wegstrecken am Mastende zeigten im Mittel eine Länge von 282 m bzw. 357 m. Auch die getrennte Betrachtung der unterschiedlich zusammengestellten 6er Gruppen zeigte signifikante Unterschiede hinsichtlich der Längen der absolvierten Wegstrecken. Fokustiere aus 6er Gruppen, zusammengestellt aus 2 x 3 „fremden“ Tieren, legten mit 639 m zu Mastbeginn signifikant geringere Strecken zurück als Wurfgeschwistergruppen mit 660 m. In der Mitte sowie am Ende der Mast liefen hingegen Schweine aus Wurfgeschwistergruppen mit 367 m bzw. 253 m die geringsten Strecken. Fokustiere aus Gruppen mit 2 x 3 „fremden“ Tieren bewältigten 420 m bzw. 272 m.
Um einen möglichen Einfluss des Genotyps auf die Länge der Wegstrecken nachweisen zu können, wurden die Schweine in insgesamt 6 Klassen eingeteilt. 83,5 % der Fokustiere waren Hybriden aus Zwei- oder Mehrfachkreuzungen. Nur 16,5 % der Tiere waren reinrassig und gehörten der Rasse „Deutsches Edelschwein (DE)“ oder „Deutsche Landrasse (DL)“ an. Tiere der Rasse DL absolvierten mit 999 m zu Mastbeginn, 593 m in der Mitte der Mast sowie 390 m am Mastende die längsten Strecken, während Kreuzungstiere der Rasse DE x DL die kürzesten Wegstrecken im Mastverlauf zurücklegten.
Geschlecht und Rangposition der Fokustiere zeigten keinen signifikanten Einfluss auf die Länge der Wegstrecken. Tendenziell lässt sich dennoch festhalten, dass weibliche Fokustiere während der gesamten Mastperiode im Mittel, allerdings statistisch nicht abzusichern, längere Wegstrecken absolvierten als ihre männlichen Buchtenpartner.

Fazit
Mit der neu entwickelten und validierten Software VideoMotionTracker® steht, unter der Voraussetzung, dass die gesamte Auswertungsfläche einsehbar und observierbar ist, eine Möglichkeit zur Verfügung, um zurückgelegte Wegstrecken von Tieren, gehalten unter konventionellen Bedingungen, zuverlässig und computergestützt zu erfassen. Die Nutzung von Infrarot-Videotechnik ermöglicht den Einsatz auch bei nachtaktiven Tieren und in Dunkelperioden. Auf dieser Grundlage sind vielfältige Anwendungen im Bereich der Nutztierethologie vorstellbar.
In der eigenen Untersuchung konnten erstmals zurückgelegte Wegstrecken von Schweinen, gehalten unter konventionellen Haltungsbedingungen im Stall, ermittelt werden. Dabei zeigten sich deutliche Unterschiede hinsichtlich der im Stall gemessenen Wegstrecken und den in bereits vorhandenen Untersuchungen geschätzten Werten. Insbesondere der Zeitpunkt in der Haltungsperiode sowie die Gruppengröße beeinflussten die Länge der zurückgelegten Wegstrecken. Im Verlauf der Mastperiode verringerten sich die absolvierten Wegstrecken von Beginn der Mast bis zum Ende um 57 %. Schweine aus 6er Gruppen liefen über den gesamten Verlauf deutlich kürzere Strecken in 24 h als Schweine aus Gruppen mit 12 Tieren. Auch die Lebendmasse und der Untersuchungsdurchgang wirkten sich, unabhängig von der Größe oder Zusammenstellung der Mastgruppen, auf die zurückgelegten Wegstrecken pro Tier und Tag aus.
Kurzfassung auf Englisch: The aim of this study was to determine distances pigs cover during a fattening period within 24 h as well as to investigate the impact which group size, rank position and further parameters might have on these distances. As a first step, a methodical pilot-study was carried out in order to validate the so-called VideoMotionTracker® software tool, newly developed by Mangold International ltd., by recording 32 piglets at the age of 9 days under standardised conditions in an open field.
In the further course of the analysis, the agonistic interactions of 480 weaning piglets were recorded in 20 cycles of 72 h each. For that purpose, the piglets were split in groups of 12 after having been weaned. The results of the analysis were gathered in a 12 x 12 winner-loser-matrix, in which the winners were documented in rows, the losers in columns. Following the recording, sociometric parameters on the level of group, dyad and individual animal were calculated with the aid of the MatMan 1.1 software. The same piglets were regrouped in groups of 6 or 12 when being moved to the fattening pen and videotaped for another 72 h to monitor the occurrence of agonistic interactions in this environment. Based on their achieved rank position within the group, 220 of the test pigs were selected as focal animals for investigating the distances being covered in 24 h.
Further video recording was performed during 2 x 24 h at the following stages of the fattening period:
• Beginning of the fattening period: 2 weeks after moving to the fattening pen
• Middle of the fattening period: 6 weeks after moving to the fattening pen
• End of the fattening period: 10 weeks after moving to the fattening pen

As a next step the distances of the focal animals, which were covered within 24 h, were measured by applying the VideoMotionTracker® software and analysed.
Before being moved to the breeding and fattening pen respectively as well as after the video recording for analysing the occurrence of agonistic interactions, the integument of each individual animal was rated. The conditions of head, ears, neck / shoulders, flanks and ham were documented in a lesion score reaching from 0 to 3 in order to determine the extent of injuries resulting from fights for rank order.
Occurrence of agonistic interactions and calculation of sociometric parameters
A total of 11.763 agonistic interactions were recorded after weaning in 20 cycles with 2 groups of 12 piglets. 7.825 agonistic interactions were analysed after re-grouping and moving to the fattening pen (2 groups of 6 pigs as well as one group of 12 pigs per cycle).
Significantly more interactions (28.5 AI) occurred at the beginning of the breeding period compared to the period after re-grouping and moving to the fattening pen, in which only an average of 17.5 AI for establishing the hierarchy was observed. Male and female animals showed a difference of 2 AI after weaning, whereas in the fattening pen all animals interact with an average of 17.8 and 17.1 AI respectively on the same level.
With 31.4 AI, almost 3 more fights happened in groups with rather heavier weaning piglets than in groups with lighter animals. An average of 18.2 agonistic interactions occurred in groups of 6 pigs during the fattening period, whereas groups of 12 animals showed 16.7 interactions. The criteria for the grouping of 6 animals influenced the quality of interactions. Groups in which litter-mates had been combined showed 1.7 interactions more than in groups consisting of 2 x 3 unrelated animals.
Based on the documented agonistic interactions, an individual rank index was determined for each pig of a group. Using this sociometric parameter each individual could be assigned to a certain rank position within the group. Depending on the rank index and the group size, the animals could then be allocated to 3 ranking classes (rank position 1 and 1 & 3 respectively = high ranking, Rank position 3 and 6 respectively = medium ranking, rank position 6 and 9 & 12 respectively = low ranking). Pigs with a high ranking participated in both periods of the livestock husbandry in significantly more agonistic interactions than animals with medium or low ranking (34.5 AI during breeding and 19.1 AI during fattening).
Besides recording cycle and group the live weight of the pigs influences the ranking class during both breeding and fattening period. The heavier the pig was at the time of weaning or moving to the fattening pen, the higher the rank position it achieved within the group. After weaning, piglets with high ranking had 8.9 kg whereas piglets with lower ranking had 7.2 kg. A similar correlation was observed during the fattening period: the weight of animals with high ranking (23.7 kg) appeared to be 3 kg heavier than the live weight of animals with low ranking (20.7 kg). The calculated correlation between live weight and ranking class was most significantly negative.
The parameters indicating linearity showed low values in both breeding and fattening period. The social hierarchy within the monitored breeding groups was with h = 0.40, h´= 0.46 and K = 0.38 obviously less linear. The values of these parameters increased only slightly during the fattening period (h = 0.51, h´= 0.59, K = 0.49). A more obvious linearity of the hierarchy in groups of 6 was found when analysing the sociometric parameters separately considering the group size (h = 0.63, h´= 0.70, K = 0.60). The identified values of h = 0.28, h´= 0.37 and K = 0.27 in groups of 12 pigs however indicated a less distinctive hierarchy. The Directional Consistency Index of DCI = 0.69 during the breeding period and DCI 0.75 during the fattening period reflect the clear unidirectionality within the dyadic relation.

Analysis of rating results
In both periods of the livestock husbandry, the most injuries resulting from fights for rank position were perceived in body regions of “ear” and “neck / shoulders”. The extent of injury was higher for pigs with large live weight, even though the level of injuries during the entire period was overall very low, showing a maximum cumulative rating index of kBI = 5.63 during the breeding period and kBI = 6.10 during the fattening period (the maximum value being 30).

Analysis of covered distances
20 recording cycles during different stages of the fattening period (beginning, middle and end) provided 6.624 h of video material for the analysis of the covered distances being performed by using the VideoMotionTracker® software. Arithmetic means for distances which had been covered by a chosen focal animal during 24 h on two subsequent days were calculated. Thus short-term disturbances within the ongoing operations of lecturing, feeding and cleaning procedures in the pen could be compensated.
Apart from the recording cycle the stage of the fattening period in particular showed a significant impact on the length of the covered distances. Taking all recording cycles and groups into consideration, fattening pigs covered with an average of 730 m in 24 h the longest distances at the beginning of the fattening period. In the middle of the fattening period the covered distances decreased to 501 m on average, whereas pigs moved averaged 315 m at the end of the fattening period. The longest distance was recorded with 1.823 m at the beginning of the fattening period, whereas the shortest distance of 71 m was measured at the end of the fattening period. These results are strongly related to the development of the fattening pigs´ live weight. It was observed that, with increasing live weight, the distances which are covered by a fattening pig within 24 h decrease significantly within the course of the overall fattening period. At the beginning of the fattening period, a decrease of live weight by 1 kg resulted in an averaged 15.82 m decrease of distance. In the middle of the fattening period the distance was decreased by 8.36 m, whereas an increase of live weight by 1 kg shortened the covered distance by 5.13 m at the end of the fattening period.
Focal animals grouped into 6 moved significantly less within the course of the complete fattening period than focal animals grouped into 12. At the beginning of the fattening period they covered 650 m on average, whereas focal animals grouped into 12 moved 828 m. In the middle of the fattening period the distances reduced for both group sizes (group of 6 = 436 m, groups of 12 = 584 m). Distances at the end of the fattening period showed an average of 282 m and 357 m respectively.
The additional analysis of the two differently mixed groups of 6 indicated substantial differences in regards to the length of the covered distances as well. Focal animals from groups of 2 x 3 unrelated pigs moved with 639 m at the beginning of the fattening period significantly less than groups with sibling pigs with 660 m. In the middle of the fattening period as well as at its end pigs from the sibling groups however covered the shortest distances of 367m and 253 m respectively. Focal animals of the group consisting of 2 x 3 unrelated pigs moved 420 m and 272 m respectively.
All pigs were divided into 6 genotype groups in order to be able to prove the impact of the race on the length of the distance. 83.5 % of the focus animals were crossbreeds from two or multiple crossings and 16.5 % of the animals were purebred Deutsches Edelschwein (DE) or Deutsche Landrasse (DL). Animals of the DL breed covered with 999 m at the beginning of the fattening period, 593 m in the middle and 390 m at the end the longest distances whereas crossbreeds of the DE x DL breed covered the shortest ones.
Gender and ranking position of the focal animals did not have significant impact on the length of the distances. It can however be stated that, compared to male focal animals in the pen, female focal animals covered longer distances on average within the complete fattening period. This statement could however not be proven by statistical figures.

Conclusion
The newly developed and validated VideoMotionTracker® software offers a reliable and computer based opportunity of recording distances which were covered by animals being kept in commercial conditions, required that the area which is to be examined is clearly visible and observable. The use of infrared video technology allows its operation as well for nocturnal animals or during times of little daylight.
Within the conducted analysis it was possible for the first time to determine covered distances of pigs kept in commercial conditions. In the process significant differences regarding values for distances being measured in the pen and estimated values in existing researches were noticed. The stage in the fattening period as well as the group size particularly influenced the length of the covered distances. Within the course of the fattening period the covered distances decreased from beginning of the fattening period to the end by 57 %. Pigs from groups of 6 moved substantially shorter distances in 24 h within the course of the whole period. Live weight and recording cycle had – independent from size and combination of the fattening group – impact on the covered distances per animal and day as well.
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