(CNN) Noordelijke zeeolifanten zijn misschien wel de meesters van multitasking in het dierenrijk, omdat ze hebben geleerd hoe ze tegelijkertijd moeten slapen en duiken – en dat terwijl ze tegelijkertijd roofdieren ontwijken.
Zeeolifanten kunnen zeven of acht maanden doorbrengen op foerageertochten in de Noordelijke Stille Oceaan en reizen duizenden kilometers weg van land, waardoor onderzoekers zich afvragen hoe en waar zeezoogdieren slapen op volle zee.
Uitgerust met kappen vergelijkbaar met die gedragen door mensen in slaapklinieken, onthult een nieuwe studie dat zeehonden in korte dutjes snoozen tijdens diepe duiken terwijl ze hun adem inhouden.
Wanneer zeehonden slaapverlamming ervaren wanneer ze in een snelle oogbeweging of REM-slaap terechtkomen, verliezen ze de controle over hun houding en blijven ze naar beneden draaien in een kurkentrekkerpatroon. Onderzoekers noemen dit de ‘slaapspiraal’.
Het onderzoek markeerde de eerste keer dat wetenschappers hersenactiviteit hebben geregistreerd bij vrije terrestrische zeezoogdieren, waarbij gegevens zijn verzameld van 104 slaapduiken. Een gedetailleerd rapport van de bevindingen werd donderdag in het tijdschrift gepubliceerd Wetenschappen.
“Stel je voor dat je wakker wordt uit een door snurken veroorzaakte slaap op de bodem van een zwembad en dan snel naar de oppervlakte moet zwemmen voordat je verdrinkt”, zegt co-auteur Terry Williams, directeur van het Integrative Carnivore Environmental Physiology Laboratory en vergelijkend milieufysicus bij UCLA. , Santa Cruz. “SEALS DOEN DIT ELKE DAG – echt een geweldige hoofdschakelaar voor de hersenen!”
De onderzoekers zeiden dat dutjes van 10 minuten tijdens deze duiken van 30 minuten de zeehonden helpen om ongeveer twee uur per dag te slapen tijdens foerageertochten, in tegenstelling tot de 10 uur die ze tijdens het broedseizoen op het strand doorbrengen.
De Afrikaanse olifant heeft momenteel het record voor de zoogdieren die de minste hoeveelheid slaap krijgen, gemiddeld twee uur per dag op basis van hun bewegingspatronen, maar na dit nieuwe onderzoek hebben olifanten mogelijk een rivaal in zeeolifanten.
Om deze resultaten te bereiken, moesten de onderzoekers creatief zijn met het vastleggen van de hersengolven van wilde zeehonden.
slapen in de zee
Sommige dieren hebben ongebruikelijke evolutionaire aanpassingen om in slaap te passen terwijl ze roofdieren en andere gevaren vermijden, zoals koeien die kauwen terwijl ze slapen, paarden die staan terwijl ze slapen en fregatvogels die tegelijkertijd kunnen slapen en vliegen. Maar zeezoogdieren die in de open oceaan leven, hebben te maken met veel moeilijkere omstandigheden.
“Vanaf nu hebben we geen idee van hoe en wanneer zeezoogdieren op zee slapen, en hoe onze activiteiten als mensen hun slaapvermogen kunnen beïnvloeden”, zegt hoofdonderzoeksauteur Jessica Kendall Barr en een postdoctoraal onderzoeker aan het instituut. Scripps Institution of Oceanography aan de Universiteit van Californië, San Diego. “De studies hebben alleen gekeken naar zeezoogdieren die in gevangenschap slapen, maar dit is duidelijk geen nauwkeurige weergave van hoe ze in het wild slapen.”
Williams zei dat onderzoekers een systeem ontwikkelden dat vergelijkbaar was met het EEG, maar dan een dat gestroomlijnd en waterdicht was en bestand was tegen de druk van de diepten van de oceaan.
“Om de slaap te monitoren, hebben we een flexibele hoofdband van neopreen gemaakt met gouden sensoren die slaapsignalen die door de hersenen worden gegenereerd, monitoren”, zegt Kendall Barr.
“We gebruiken dezelfde sensoren die worden gebruikt in slaapklinieken die helpen bij het diagnosticeren van mensen met slapeloosheid, narcolepsie, obstructieve slaapapneu en andere slaapstoornissen. De recorder die deze slaapgegevens opslaat, registreert ook de 3D-houding en het gedrag van het dier, zodat we kunnen nabootsen wat ze eruit zien. Deze slaperige duiken.’
Kendall Barr testte haar apparaat voor het eerst op zeeolifanten die tijdelijk in Joseph M. Daarna kreeg ze een band met 13 jonge vrouwelijke zeehonden die deel uitmaken van een kolonie in het Año Nuevo State Park in Pescadero, Californië.
Er zijn ook zeehonden met de sensoren vrijgelaten op een strand aan de zuidkant van Monterey Bay. Terwijl ze terugzwommen naar Año Nuevo en de diepe Monterey Canyon overstaken, verzamelden de onderzoekers gegevens over hun duikgedrag.
“Ik heb veel tijd besteed aan het kijken naar slapende zeehonden”, zegt Kendall Barr. “Ons team hield de geprepareerde zeehonden in de gaten om er zeker van te zijn dat ze konden re-integreren met de kolonie en zich normaal gedroegen.”
Om alle door de recorders vastgelegde gegevens te analyseren, ontwikkelde Kendall-Bar een algoritme om slaapperioden voor elke zeehond te identificeren en deze om te zetten in 3D-visualisaties om te zien hoe de lichaamsposities van de zoogdieren veranderden toen ze in de REM-slaap kwamen.
“Deze visualisatie stelde ons in staat om te zien dat de zeehond ondersteboven keerde tijdens zijn overgang naar REM-slaap,” zei ze. “Dit geeft ons aan dat de zeehond de controle over zijn positie verloor en op diepte verlamd raakte tijdens de overgang naar de REM-slaap.”
Diepe duik
Om roofdieren zoals orka’s en haaien te ontwijken, brachten de zeeolifanten die het onderzoeksteam observeerde ongeveer een tot twee minuten door aan het oceaanoppervlak om te ademen. Daarna gingen de dieren in een diepe duik van 30 minuten, waarbij ze de hele tijd hun adem inhielden.
Dan, op veilige diepte, is het tijd voor een dutje. De hersengolven van de zeehonden toonden aan dat de zoogdieren in een diepe slaap terechtkwamen die slow-wave-slaap wordt genoemd, zelfs terwijl ze tijdens een duik naar beneden bleven glijden.
Afdalend in een spiraalvormig spiraalpatroon, zag elke slapende zeehond eruit “als een vallend blad”, zei Williams, co-auteur van de studie. In ondiep water bereikten zeeolifanten de zeebodem, waar ze uitrustten.
Eerder onderzoek heeft gesuggereerd dat zeehonden mogelijk “drijfduiken” doen, stoppen met zwemmen en langzaam zinken, zei co-auteur Daniel Costa, een vooraanstaand professor in ecologie en evolutionaire biologie en associate director van het Institute of Marine Sciences aan UC Santa Cruz.
“Nu kunnen we eindelijk zeggen dat ze zeker slapen tijdens die duiken,” zei Costa, “en we ontdekten ook dat ze over het algemeen niet veel slapen in vergelijking met andere zoogdieren.”
zijn laboratorium Ze werkt al meer dan 25 jaar met zeeolifanten in Año Nuevo, waardoor de onderzoekers een “biochemische handtekening van slaap” kunnen identificeren die kan worden toegepast op Costa’s rijke dataset over wilde zeehonden om te bepalen hoe lang ze gemiddeld slapen tijdens het foerageren. .
De onderzoekers zeiden dat er geen bewijs is dat korte perioden van slaap een negatieve invloed hebben op zeehonden, maar het zal interessant zijn om de slaapomkering te observeren die de dieren ervaren wanneer ze terugkeren naar het land.
Inzicht in waar zeezoogdieren zich voeden en voortplanten heeft wetenschappers en natuurbeschermers geholpen bij het ontwikkelen van normen voor beschermde gebieden voor degenen die met uitsterven worden bedreigd. Maar er moet ook rekening worden gehouden met de voorkeursrustgebieden, of “slaapgebieden”, van de dieren.
Zeeolifanten slapen veel langs de kust en in de buurt van foerageerplekken, en deze gegevens kunnen worden gebruikt om te zien hoe het scheepvaartverkeer de zeehonden kan beïnvloeden. Hoewel de zeeolifant een van de soorten is die als minder belangrijk wordt beschouwd als het gaat om natuurbehoud, worden andere soorten, zoals de Hawaiiaanse zeehond, ernstig bedreigd. Inzicht in de slaaphabitats van bedreigde zeehonden kan natuurbeschermers helpen om die gebieden in de oceaan te beschermen waar ze uitrusten.
“Door naar de slaappatronen van zeehonden op zee te kijken, kun je ‘nap maps’ ontwikkelen – gebieden met kritieke rusthabitats die net zo belangrijk kunnen zijn als jachtgebieden om te behouden voor de dieren, ” zei Williams. “Iedereen heeft een veilige slaapplek nodig om te kunnen overleven.”
“Reisliefhebber. Onruststoker. Popcultuurfanaat. Kan niet typen met bokshandschoenen aan.”