Păsările dorm în timp ce zboară Societatea Max Planck
Păsările fregate dorm în zbor într-un model similar cu cel de pe uscat, dar semnificativ mai puțin
Pentru prima dată a fost posibil să se cerceteze acest lucru și modul în care păsările pot dormi în zbor. O echipă internațională de cercetători condusă de Niels Rattenborg de la Institutul de Ornitologie Max Planck din Seewiesen a descoperit prin măsurători ale activității creierului la păsările fregate că dorm cu ambele jumătăți ale creierului în același timp sau doar cu o jumătate în timp ce zboară. Deși toate tiparele de somn apar și atunci când dorm pe uscat, animalele dorm în aer doar trei sferturi de oră pe zi. Pe de altă parte, ei dorm peste douăsprezece ore pe uscat. Modul în care păsările par să-și adapteze performanțele la această lipsă de somn fără probleme este încă un mister.
Păsările fregate ating o anvergură a aripilor de peste doi metri. Sunt zburători excelenți și pot parcurge sute de kilometri pe zi.
Unii marinari, păsări cântătoare, șanțuri și păsări marine zboară fără oprire zile, săptămâni sau chiar luni în timp ce traversează pământul. Se presupunea de obicei că păsările trebuie să doarmă în zbor, deoarece lipsa somnului afectează procesele fiziologice din organism. Dar cum să dormi fără să cazi din cer sau să te ciocnești de obstacolele care apar brusc?
Pe jumătate adormit sau treaz în zbor?
O posibilitate ar fi să dormi cu o singură emisferă a creierului, așa cum a descoperit Niels Rattenborg la rațe: Deși dorm în general cu ambele emisfere ale creierului, animalele de la marginea unui grup țin ochiul orientat spre exterior deschis. Jumătatea corespunzătoare a creierului este trează, în timp ce jumătatea conectată la ochiul închis este adormită. Delfinii pot înota și dormind jumătate din creier. Acesta este motivul pentru care cercetătorii au presupus anterior că păsările se bazează și pe acest tip de pilot automat în zbor pentru a naviga și a menține controlul aerodinamic.
Dar este, de asemenea, posibil ca păsările să fi găsit o modalitate de a-și păcăli somnul: Rattenborg și colegii săi au observat că păsările se abțin în mare măsură de a dormi pe tot parcursul sezonului de reproducere. Vă permiteți doar un somn scurt și adânc, de la câteva secunde la câteva minute, din când în când. Zborurile extinse nu trebuie neapărat să fie dovezi ale somnului în zbor, animalele ar fi putut, de asemenea, să-și reducă sau chiar să-și oprească nevoia de somn în zbor. Fără o măsurare directă a stării creierului, somnul în zbor este pură speculație.
Dispozitivele de măsurare determinau undele creierului și mișcările capului
Pentru a rezolva puzzle-ul, Niels Rattenborg a făcut echipă cu Alexei Vyssotsik de la Universitatea din Zurich și ETH Zurich. El a dezvoltat un mic jurnal de date care poate măsura modificările activității creierului utilizând electroencefalogramele și mișcările capului. În acest fel, oamenii de știință au reușit să diferențieze trezirea de fazele de somn care au fost găsite la păsările în repaus: somnul cu undă lentă (SWS) și somnul cu mișcare rapidă a ochilor (REM).
În cooperare cu Parcul Național Galapagos și Sebastian Cruz, un cercetător de păsări marine din Ecuador, oamenii de știință s-au concentrat asupra păsărilor fregate care se reproduc pe Insulele Galapagos. Această mare specie de păsări marine zboară fără oprire peste ocean săptămâni întregi, urmărind pești zboară și caracatiță care sunt conduși la suprafață de pești prădători sau de balene. Cercetătorii au atașat dispozitivele mobile de măsurare la capetele animalelor femele pentru o perioadă de timp înainte de a pleca în zborurile lor de vânătoare de până la 3.000 de kilometri, care au durat până la zece zile. În plus față de undele cerebrale din ambele jumătăți ale creierului, înregistratorii de date au înregistrat și mișcări ale capului, iar un dispozitiv GPS pe spatele animalelor a înregistrat altitudinea și poziția lor.
După ce păsările s-au întors pe uscat și și-au revenit de ceva vreme, au fost prinse și tăiatorii. Bryson Voirin, coleg de cercetare și al doilea autor principal al studiului, spune: „La fel ca multe animale din Insulele Galapagos, păsările fregate aveau o încredere remarcabilă și chiar dormeau când le-am prins a doua oară”.
Evaluarea a arătat că păsările fregate dorm în zbor în moduri diferite. În timpul zilei, păsările au rămas treji pentru a căuta în mod activ surse de hrană. Odată cu apariția nopții, undele cerebrale au format modele de somn cu unde lente de câteva minute în timp ce păsările alunecau. În mod surprinzător, somnul cu unde lente a avut loc nu doar într-o jumătate a creierului, ci în întregul creier. Așadar, probabil că nu este necesar să mențineți o jumătate din creier treaz pentru control aerodinamic. Chiar și așa, comparativ cu uscatul, doar o parte a creierului este mai probabil să doarmă în zbor.
Prin evaluarea datelor de mișcare, oamenii de știință au găsit o explicație pentru somnul unihemisferic: Când păsările folosesc curenții de aer în creștere în mișcări circulare, jumătatea creierului care este conectată la ochiul care privește în direcția zborului rămâne de obicei treaz. Jumătatea creierului aparținând ochiului orientat spre exterior, pe de altă parte, dormea, așa că păsările trebuie să fi văzut unde zboară. „Fregatele păstrează un ochi deschis pentru a preveni coliziunile cu alte păsări, la fel ca rațele care păstrează un ochi pentru potențiali prădători”, spune Rattenborg.
În plus față de somnul cu unde lente în întregul sau jumătatea creierului, oamenii de știință au măsurat scurte întreruperi în fazele de somn REM, în cazuri rare. Pentru Rattenborg, în calitate de cercetător al somnului păsărilor, acest lucru nu a fost surprinzător. Spre deosebire de mamifere, în care fazele de somn REM sunt lungi și asociate cu o pierdere completă a tonusului muscular, faza de somn REM la păsări este scurtă. În plus, pierderea tonusului muscular la păsări poate duce la căderea capului, dar acestea sunt în continuare capabile să stea - chiar și pe un singur picior. Chiar și la păsările fregate dormitoare REM, capul se scufundă în zbor, dar comportamentul zborului nu s-a schimbat în acest timp.
O atenție deplină asupra mării non-stop
În zbor, păsările fregate au aceleași tipare de somn ca pe uscat. În zbor însă, doarme în medie doar 42 de minute pe zi. Cel mai lung somn neîntrerupt pe care oamenii de știință l-au măsurat a durat puțin sub șase minute. Înapoi pe uscat, animalele dorm peste douăsprezece ore pe zi, episoadele de somn fiind, de asemenea, mai lungi și mai profunde. Deci păsările fregate sunt extrem de somnoroase în zbor. „De ce păsările dorm atât de puțin în zbor, chiar și noaptea când nu vânează, este încă neclar”, spune Rattenborg. Studiile anterioare au arătat că păsările fregate urmăresc curenții oceanici în căutarea unor surse bune de hrană, deci poate că acesta este un motiv pentru a fi treji. Interesant este că lipsa somnului în zbor sugerează că mediul ecologic de peste ocean necesită mai multă atenție decât ceea ce poate obține o jumătate de creier treaz.
Cum compensează păsările fregate efectele negative asupra organismului asociate cu lipsa somnului? Noi, oamenii, adormim după câteva ore de pierdere a somnului la volan, chiar dacă suntem pe deplin conștienți de pericolul și ne străduim să rămânem treji. „De ce noi, și multe alte animale, suferim atât de dramatic de lipsa somnului, în timp ce unele păsări par să se descurce cu mult mai puțin somn fără probleme, rămâne un mister pentru moment”, spune Rattenborg. Cercetări suplimentare aici ar putea oferi noi perspective asupra înțelegerii somnului și a consecințelor pierderii acestuia.