Erholung auf extreme Art: See-Elefanten schlafen bei ihren monatelangen Aufenthalten auf hoher See nur rekordverdächtige zwei Stunden pro Tag. Dies dokumentieren raffiniert gewonnene Aufzeichnungen der Gehirnaktivität der Meeressäuger. Auch das Schlafverhalten ist erstaunlich, berichten die Forscher: Bei ihren jeweils etwa zehnminütigen Nickerchen sinken die Tiere auf einem Spiral-Kurs bis in große Tiefen, wo sie vor ihren Feinden sicher sind.
Sie liegen faul am Strand herum und pennen ausgiebig: An Land ruhen die größten Vertreter der Robben ausgesprochen viel. Doch wie schlafen See-Elefanten auf ihren monatelangen Jagd-Touren durchs offene Meer? Bei diesen Aktivitäten ließ sich dieser durch bestimmte Hirnwellenmuster gekennzeichnete Zustand bislang nicht erfassen. Denn die Meeressäuger konnten nur mit Aufzeichnungsgeräten ausgerüstet werden, die das Bewegungs- und Tauchverhalten aufzeichnen. Diese Daten haben bisher nur erste Hinweise über ihr Schlafverhalten auf See geliefert: “Es war zu vermuten, dass die Tiere bei speziellen Tauchgängen schlafen, bei denen sie aufhören zu schwimmen und langsam sinken, aber wir wussten es nicht genau”, sagt Seniorautor Costa von der University of California in Santa Cruz (UCSC).
See-Elefanten mit EEG-Hauben ausgerüstet
Um dies zu klären, hat sein Forscherteam ein Gerät entwickelt, mit dem die Gehirnaktivität von See-Elefanten mittels Elektroenzephalografie (EEG) während ihres normalen Tauchverhaltens aufgezeichnet werden kann. Die EEG-Sensoren sitzen dabei unter einer Art Neopren-Mütze, die sich fest auf dem Kopf der Tiere befestigt lässt. “Wir haben die gleichen Sensoren eingesetzt, die man auch für menschliche Schlafstudien verwendet”, sagt Erst-Autorin Jessica Kendall-Bar vom UCSC. Die EEG-Daten speichert ein Gerät, das ausgelesen werden kann, wenn die Tiere an ihren Heimatstrand zurückkehren. Zusätzlich umfasst das System Instrumente, die es den Forschern ermöglichen, die Bewegungen zusammen mit der entsprechenden Gehirnaktivität zu verfolgen. Zum Einsatz kam es nun bei Tieren einer See-Elefanten-Kolonie an der Küste des Schutzgebiets Año Nuevo Reserve nördlich von Santa Cruz.
Wie das Team berichtet, dokumentierten die Aufzeichnungen von insgesamt 13 Versuchstieren, wie die See-Elefanten auf hoher See ein Tiefschlafstadium erreichen und später in die REM-Schlaf-Phase übergehen. Dies läuft innerhalb von zehn Minuten bei etwa 30-minütigen Tauchgängen ab. Dabei sinken die Tiere auf einem Spiral-Kurs nach unten und bleiben manchmal sogar regungslos auf dem Meeresboden liegen, bis sie zum Luftholen auftauchen. “Sie gehen in den Slow-Wave-Schlaf über, während sie zunächst ihre Körperhaltung für einige Minuten beibehalten. Wenn sie dann in den REM-Schlaf übergehen, verlieren sie die Haltungskontrolle und stellen sich auf den Kopf”, sagt Kendall-Bar. Das Ganze läuft dabei oft in einer Tiefe von bis zu über 200 Metern ab. Dort sind die Schläfer vor Feinden wie Haien und Orcas sicher, die eher in den höheren Wasserschichten jagen, erklären die Forscher.
Auf skurrile Weise und extrem kurz
Das Besondere am See-Elefanten-Schaf auf hoher See ist außerdem die für Säugetiere ungewöhnlich kurze Dauer: Während See-Elefanten am Strand bis zu zehn Stunden am Tag schlummern, sind es bei ihren Hochsee-Touren unterm Strich nur etwa zwei Stunden, zeigten die Auswertungen. Sie halten damit nun gemeinsam mit den Afrikanischen Elefanten den Kurzzeit-Schlaf-Rekord bei den Säugetieren, sagen die Wissenschaftler.
Anhand der neuen Daten über die Gehirnaktivität und das Tauchverhalten entwickelte Kendall-Bar auch ein Berechnungssystem zur Identifizierung von Schlafperioden allein auf der Grundlage von Tauchdaten von See-Elefanten. Dies konnte die Forscherin dann auf die umfangreichen Untersuchungsdaten aus der Vergangenheit anwenden. “Auf diese Weise habe ich unsere Ergebnisse auf über 300 Tiere hochgerechnet und konnte somit einen Blick auf das Schlafverhalten der Population werfen”, so Kendall-Bar.
Die Wissenschaftler planen nun, das Konzept auch zur Untersuchung der Gehirnaktivität bei anderen Robben- und Seelöwenarten einzusetzen, um ihrem Schlafverhalten auf die Spur zu kommen. Wie sie erklären, sind die Informationen dabei nicht nur aus biologischer Sicht interessant, sondern könnten auch dem Artenschutz dienen. Denn wenn man weiß, wie, wann und wo Meeressäuger im Ozean schlafen, lassen sich ihre Ruhezonen schützen: “Normalerweise kümmern wir uns um den Schutz der Gebiete, in denen die Tiere fressen, aber vielleicht sind die Orte, an denen sie schlafen, genauso wichtig wie alle anderen kritischen Lebensräume”, sagt Co-Autorin Terrie Williams von der Scripps Institution of Oceanography in San Diego.
Quelle: University of California – Santa Cruz, Fachartikel: Science, doi: 10.1126/science.adf0566
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