Przeżuwanie jak sen. Takiej zdolności u reniferów nikt się nie spodziewał
Im dłużej renifery przeżuwają, tym mniej snu potrzebują – stwierdzili naukowcy. To pozwala im żerować prawie przez całą dobę podczas arktycznego lata.
Im więcej czasu renifery poświęcają na przeżuwanie, tym mniej czasu spędzają na śnie fazy non-REM (bez szybkich ruchów gałek ocznych - ang. non-rapid eye movement) - wynika z pracy opublikowanej w magazynie "Current Biology".
Przeżuwanie u reniferów jest niemal jak sen
Badania EEG wykazały, że fale mózgowe reniferów w trakcie przeżuwania pokarmu przypominają fale obecne podczas snu non-REM. Takie wzorce sugerują, że renifery są bardziej wypoczęte po posiłku.
Naukowcy podejrzewają, że zdolność do przeżuwania we śnie może być kluczowa, kiedy w lecie renifery żywią się prawie 24 godziny na dobę.
"Im dłuższy jest czas, gdy renifery przeżuwają, tym mniej dodatkowego snu w fazie non-REM potrzebują" - mówi główna autorka badania, neurobiolog dr Melanie Furrer z Uniwersytetu w Zurychu.
Naturalny cykl okołodobowy za kołem podbiegunowym jest zaburzony zimą i latem, kiedy noce lub dni trwają bardzo długo, nawet przez całą dobę. Poprzednie badania wykazały, że renifery zamieszkujące Arktykę nie wykazują okołodobowych rytmów behawioralnych w tych porach roku, ale są bardziej aktywne za dnia podczas równonocy wiosennej i jesiennej, kiedy występują cykle światło-ciemność.
Jak zbadano renifery?
Aby sprawdzić wpływ sezonowych zmian ilości światła na sen, naukowcy zastosowali nieinwazyjną elektroencefalografię (EEG) do badania euroazjatyckich reniferów tundrowych (Rangifer tarandus) podczas równonocy jesiennej, przesilenia letniego i przesilenia zimowego. Wszystkie osobniki - dorosłe samice - pochodziły z żyjącego w niewoli stada należącego do Uniwersytetu w Tromso na północy Norwegii. Eksperymenty prowadzono w krytych stajniach z kontrolowanym oświetleniem, nieograniczoną ilością pożywienia i stałą temperaturą.
Zobacz również:
Badacze stwierdzili, że renifery spały mniej więcej tyle samo latem, zimą i jesienią, chociaż u innych gatunków ilość snu zmienia się zwykle wraz z warunkami środowiskowymi. Renifery spędzały każdej doby średnio 5,4 godziny we śnie w fazie non-REM, 0,9 godziny w fazie REM i prawie 3 godziny na przeżuwaniu pokarmu, niezależnie od pory roku.
Zwierzęta te stosują strategię odpoczynku podczas ponownego przeżuwania częściowo strawionego pokarmu. Wcześniej zaobserwowano, że przeżuwające owce, kozy, bydło i kanczyle srebrnogrzbiete (myszojelenie) wytwarzają fale charakterystyczne dla fazy non-REM, ale nie było jasne, czy w trakcie jedzenia mogą regenerować się i odpoczywać podobnie jak we śnie.
Odczyty EEG u reniferów przeżuwających pokarm wskazały na zwiększoną aktywność fal theta, które pojawiają się podczas automatycznego wykonywania czynności nie wymagających skupienia i w stanach między jawą a snem, oraz obecność tzw. wrzecion snu (impulsy ukazujące aktywność mózgu) charakterystycznych dla fazy non-REM. Śpiące i przeżuwające renifery wykazywały również podobne zachowanie - spokojnie stały lub leżały, słabiej reagowały na to, co działo się wokół nich. Kiedy inne osobniki ze stada kładły się lub wstawały niedaleko badanych reniferów, te reagowały (spoglądając w kierunku ruchu) przez 45 proc. czasu, jeśli nie spały, przez 25 proc. czasu, jeśli przeżuwały, i 5 proc., gdy były w fazie snu non-REM.
Jedzenie dodaje reniferom energii
Naukowcy pozbawiali również renifery snu na 2 godziny, żeby sprawdzić, czy przeżuwanie może zmniejszyć zapotrzebowanie reniferów na sen. Po takiej deprywacji snu odczyty EEG reniferów wykazały zwiększoną aktywność fal theta, co wskazuje na wzrost presji snu. Ten biologiczny proces sprawia, że u zwierząt (i ludzi) narasta zmęczenie i chce im się coraz bardziej spać. Jednak gdy renifery przez jakiś czas przeżuwały pokarm, w trakcie późniejszego snu aktywność fal theta była mniejsza.
"Ustaliliśmy, że przeżuwanie zmniejsza presję snu. To oznacza, że renifery nie muszą rezygnować ze snu, gdy spędzają więcej czasu na przeżuwaniu" - tłumaczy dr Melanie Furrer.
I dodaje, że to szczególnie ważne w lecie, kiedy pożywienia w Arktyce jest pod dostatkiem i renifery jedzą prawie bez przerwy.
"Przeżuwanie zwiększa wchłanianie składników odżywczych, więc ważne jest, aby renifery spędzały wystarczająco dużo czasu na tej czynności latem, by przybrać na wadze w oczekiwaniu na zimę" - mówi badaczka.
Teraz autorzy badania chcą porównać, jaki wpływ na renifery ma przeżuwanie we śnie i w trakcie czuwania, a także zaobserwować zachowanie zwierząt w naturalnych warunkach.
"Zamierzamy także zbadać młode renifery. Wiemy, że zapotrzebowanie na sen jest znacznie wyższe u małych dzieci i niemowląt niż u dorosłych, więc interesujące byłoby przyjrzenie się procesom snu u młodszych przeżuwaczy" - informuje neurobiolog.
