(CNN) Nördliche Seeelefanten sind vielleicht die Meister des Multitasking im Tierreich, weil sie gelernt haben, gleichzeitig zu schlafen und zu tauchen – und dabei Raubtieren aus dem Weg zu gehen.
See-Elefanten können sieben oder acht Monate auf Nahrungssuche im Nordpazifik verbringen und sich Tausende von Kilometern vom Land entfernen, was die Forscher dazu veranlasst, sich zu fragen, wie und wo Meeressäuger auf hoher See schlafen.
Ausgestattet mit Hauben, die denen ähneln, die Menschen in Schlafkliniken tragen, zeigt eine neue Studie, dass Seehunde während tiefer Tauchgänge in kurze Nickerchen einschlummern, während sie den Atem anhalten.
Wenn Robben beim Eintritt in schnelle Augenbewegungen oder in den REM-Schlaf eine Schlaflähmung erleiden, verlieren sie die Kontrolle über ihre Haltung und drehen sich weiter in einem Korkenziehermuster nach unten. Forscher bezeichnen dies als „Schlafspirale“.
Die Forschung war das erste Mal, dass Wissenschaftler die Gehirnaktivität bei frei lebenden Meeressäugern aufzeichneten, indem sie Daten von 104 Schlaftauchgängen sammelten. Ein ausführlicher Bericht über die Ergebnisse wurde am Donnerstag in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaften.
„Stellen Sie sich vor, Sie wachen aus dem durch menschliches Schnarchen verursachten Schlaf auf dem Grund eines Pools auf und müssen dann schnell an die Oberfläche schwimmen, bevor Sie ertrinken“, sagte der Co-Autor der Studie, Terry Williams, Direktor des Integrative Carnivore Environmental Physiology Laboratory und vergleichender Umweltphysiker bei UCLA. , Santa Cruz. „SEALS MACHEN DAS JEDEN TAG – wirklich ein erstaunlicher Hauptschalter für das Gehirn!“
Die Forscher sagten, dass 10-minütige Nickerchen während dieser 30-minütigen Tauchgänge den Robben helfen, etwa zwei Stunden pro Tag während der Nahrungssuche zu schlafen, im Gegensatz zu den 10 Stunden, die sie während der Brutzeit am Strand verbringen.
Der afrikanische Elefant hält derzeit den Rekord für die Säugetiere, die aufgrund ihrer Bewegungsmuster im Durchschnitt zwei Stunden pro Tag am wenigsten schlafen, aber nach dieser neuen Studie könnten Elefanten einen Rivalen in Seeelefanten haben.
Um diese Ergebnisse zu erzielen, mussten die Forscher kreativ werden, indem sie die Gehirnströme wilder Robben einfingen.
Schlafen im Meer
Einige Tiere haben ungewöhnliche evolutionäre Anpassungen, um in den Schlaf zu passen und gleichzeitig Raubtieren und anderen Gefahren auszuweichen, wie Kühe, die im Schlaf kauen, Pferde, die im Schlaf stehen, und Fregattvögel, die gleichzeitig schlafen und fliegen können. Aber Meeressäugetiere, die im offenen Meer leben, haben es mit viel schwierigeren Bedingungen zu tun.
„Bis jetzt haben wir kein Verständnis dafür, wie und wann Meeressäuger auf See schlafen und wie unsere Aktivitäten als Menschen ihre Schlaffähigkeit beeinflussen könnten“, sagte die Hauptautorin der Studie, Jessica Kendall Barr und Postdoktorandin am Institut. Scripps Institution of Oceanography an der University of California, San Diego. „Die Studien haben sich nur mit Meeressäugern befasst, die in Gefangenschaft schlafen, aber das ist eindeutig keine genaue Darstellung dessen, wie sie in freier Wildbahn schlafen.“
Williams sagte, die Forscher hätten ein dem EEG ähnliches System entwickelt, das jedoch stromlinienförmig, wasserdicht und in der Lage sei, dem Druck der Meerestiefen standzuhalten.
„Um den Schlaf zu überwachen, haben wir ein flexibles Neopren-Stirnband mit goldenen Sensoren entwickelt, die vom Gehirn erzeugte Schlafsignale überwachen“, sagte Kendall Barr.
„Wir verwenden dieselben Sensoren, die in Schlafkliniken verwendet werden, die bei der Diagnose von Menschen mit Schlaflosigkeit, Narkolepsie, obstruktiver Schlafapnoe und anderen Schlafstörungen helfen. Der Rekorder, der diese Schlafdaten speichert, zeichnet auch die 3D-Haltung und das Verhalten des Tieres auf, damit wir es reproduzieren können aussehen. Diese schläfrigen Tauchgänge.“
Kendall Barr testete ihr Gerät zuerst an Seeelefanten, die vorübergehend in Joseph M. Dann freundete sie sich mit 13 jungen weiblichen Robben an, die Teil einer Kolonie im Año Nuevo State Park in Pescadero, Kalifornien, sind.
Robben, die die Sensoren tragen, wurden auch an einem Strand am südlichen Ende von Monterey Bay freigelassen. Als sie zurück nach Año Nuevo schwammen und den tiefen Monterey Canyon durchquerten, sammelten die Forscher Daten über ihr Tauchverhalten.
„Ich habe viel Zeit damit verbracht, schlafende Robben zu beobachten“, sagte Kendall Barr. „Unser Team überwachte die präparierten Robben, um sicherzustellen, dass sie sich wieder in die Kolonie integrieren konnten und sich normal verhielten.“
Um alle von den Rekordern erfassten Daten zu analysieren, entwickelte Kendall-Bar einen Algorithmus, um Schlafzeiten für jede Robbe zu identifizieren und sie in 3D-Visualisierungen umzuwandeln, um zu sehen, wie sich die Körperpositionen der Säugetiere veränderten, als sie in den REM-Schlaf eintraten.
„Diese Visualisierung ermöglichte es uns zu sehen, dass sich die Robbe während ihres Übergangs in den REM-Schlaf auf den Kopf stellte“, sagte sie. „Dies weist uns darauf hin, dass die Robbe die Kontrolle über ihre Position verloren hat und während des Übergangs in den REM-Schlaf in der Tiefe gelähmt war.“
Tieftauchgang
Um Raubtieren wie Killerwalen und Haien auszuweichen, verbrachten die vom Studienteam beobachteten Seeelefanten etwa ein bis zwei Minuten an der Meeresoberfläche und atmeten. Dann gingen die Tiere in einen 30-minütigen tiefen Tauchgang und hielten die ganze Zeit den Atem an.
Dann, in sicherer Tiefe, ist es Zeit für ein Nickerchen. Die Gehirnwellen der Robben zeigten, dass die Säugetiere in einen Tiefschlaf eintraten, der Slow-Wave-Schlaf genannt wird – selbst als sie während eines Tauchgangs weiter nach unten rutschten.
Jede schlafende Robbe, die in einem spiralförmigen Spiralmuster herabstieg, sah „wie ein fallendes Blatt“ aus, sagte Williams, Co-Autor der Studie. Im flachen Wasser erreichten Seeelefanten den Meeresboden, wo sie sich ausruhten.
Frühere Untersuchungen deuteten darauf hin, dass Robben möglicherweise „treibend tauchen“, mit dem Schwimmen aufhören und langsam sinken, sagte der Co-Autor der Studie, Daniel Costa, ein angesehener Professor für Ökologie und Evolutionsbiologie und stellvertretender Direktor des Instituts für Meereswissenschaften an der UC Santa Cruz.
„Jetzt können wir endlich sagen, dass sie bei diesen Tauchgängen definitiv schlafen“, sagte Costa, „und wir haben auch festgestellt, dass sie im Vergleich zu anderen Säugetieren im Allgemeinen nicht viel schlafen.“
sein Labor Sie arbeitet seit mehr als 25 Jahren mit See-Elefanten in Año Nuevo und ermöglichte den Forschern, eine „biochemische Signatur des Schlafes“ zu identifizieren, die auf Costas umfangreichen Datensatz über wilde Robben angewendet werden kann, um die durchschnittliche Zeit zu bestimmen, die sie während der Nahrungssuche schlafen .
Die Forscher sagten, es gebe keine Hinweise darauf, dass sich kurze Schlafphasen negativ auf Robben auswirken, aber es wird interessant sein, die Schlafumkehr zu beobachten, die die Tiere erfahren, wenn sie an Land zurückkehren.
Das Verständnis, wo sich Meeressäuger ernähren und vermehren, hat Wissenschaftlern und Naturschützern geholfen, Standards für Schutzgebiete für vom Aussterben bedrohte Arten zu entwickeln. Aber auch die bevorzugten Ruhezonen oder „Schlafplätze“ der Tiere müssen berücksichtigt werden.
See-Elefanten schlafen viel entlang der Küste und in der Nähe von Futterstellen, und diese Daten können verwendet werden, um zu sehen, wie sich der Schiffsverkehr auf die Robben auswirken könnte. Während der See-Elefant zu den Arten gehört, die in Bezug auf den Naturschutz als weniger wichtig angesehen werden, sind andere Arten, wie die Hawaii-Robbe, vom Aussterben bedroht. Das Verständnis der Schlafhabitate gefährdeter Robben kann Naturschützern helfen, die Gebiete zu schützen, in denen sie im Ozean ruhen.
„Indem man sich die Schlafmuster der Robben auf See ansieht, kann man ‚Schlafkarten‘ entwickeln – Bereiche mit kritischen Ruhehabitaten, die für die Tiere genauso wichtig sein können wie Jagdgründe, die es zu erhalten gilt“, sagte Williams. „Jeder braucht einen sicheren Schlafplatz, um zu überleben.“
