A madarak a Max Planck Society repülése közben alszanak
A fregattmadarak repülés közben hasonló mintázatban alszanak, mint a szárazföldön, de lényegesen kevésbé
Először sikerült kutatni, hogy a madarak hogyan tudnak aludni repülés közben. Niels Rattenborg által vezetett nemzetközi kutatócsoport a seewieseni Max Planck Ornitológiai Intézetről azt találta, hogy a fregattmadarak agyi aktivitásának mérése során megállapították, hogy agyuk mindkét felével egyszerre, vagy csak az egyik felével alszanak repülés közben. Bár minden alvási szokás akkor is előfordul, amikor szárazföldön alszanak, az állatok naponta csak háromnegyed óráig szunnyadnak a levegőben. Másrészt tizenkét órán át alszanak a szárazföldön. Az a rejtély, hogy a madarak hogyan látják el könnyedén az alváshiányt.
A fregattmadarak két méter feletti szárnyfesztávolságot érnek el. Kitűnő repülők, és naponta több száz kilométert képesek megtenni.
Egyes matrózok, énekesmadarak, homoksziporkák és tengeri madarak több napig, hétig vagy akár hónapokig megállás nélkül repülnek, amikor átkelnek a földön. Általában azt feltételezték, hogy a madaraknak aludniuk kell repülés közben, mert az alváshiány befolyásolja a test fiziológiai folyamatait. De hogyan lehet aludni anélkül, hogy leesne az égből, vagy összeütközne a hirtelen megjelenő akadályokkal?
Félálomban vagy ébren repülés közben?
Az egyik lehetőség az lenne, ha csak egyetlen agyféltekével aludnánk, ahogy Niels Rattenborg rájött a kacsákon: Bár általában mindkét agyféltekével alszanak, a csoport szélén lévő állatok nyitva tartják a kifelé néző szemet. Az agy megfelelő fele ébren van, míg a csukott szemhez kapcsolódó fele alszik. A delfinek úszhatnak az agy egyik felével is. Ezért a kutatók korábban azt feltételezték, hogy a madarak repülés közben is támaszkodnak az ilyen típusú autopilótára az aerodinamikai irányítás és az irányítás fenntartása érdekében.
De az is lehetséges, hogy a madarak megtalálták az alvásuk módját: Rattenborg és munkatársai megfigyelték, hogy a madarak az egész tenyészidőszak alatt nagyrészt tartózkodnak az alvástól. Csak néha enged meg magának egy rövid mély alvást néhány másodperctől percig. A meghosszabbított repüléseknek nem feltétlenül kell bizonyítaniuk a repülés közbeni alvást, az állatok csökkenthetik vagy akár le is állíthatják alvásigényüket repülés közben. Az agy állapotának közvetlen mérése nélkül a repülés közbeni alvás tiszta spekuláció.
A mérőeszközök meghatározták az agyhullámokat és a fej mozgását
A rejtvény megoldása érdekében Niels Rattenborg összefogott Alexei Vyssotsikkal a Zürichi Egyetemen és az ETH Zürichben. Kidolgozott egy kis adatgyűjtőt, amely képes mérni az agyi aktivitást az elektroencefalogramok és a fej mozgása segítségével. Ily módon a tudósok meg tudták különböztetni az ébredést az alvási fázisoktól, amelyek a pihenő madaraknál voltak: lassú hullámú alvás (SWS) és gyors szemmozgásos alvás (REM).
A Galapagos Nemzeti Parkkal és Sebastian Cruz ecuadori tengeri madárkutatóval együttműködve a tudósok a Galapagos-szigeteken tenyésző fregattmadarakra összpontosítottak. Ez a nagyméretű tengeri madár hetekig megállás nélkül repül az óceán felett, vadászó repülő halakra és polipokra, amelyeket ragadozó halak vagy bálnák hajtanak a felszínre. A kutatók egy ideig a nőstény állatok fejéhez erősítették a mobil mérőeszközöket, mire elindultak akár 3000 kilométeres, akár tíz napig tartó vadászrepüléseikre. Az agy mindkét felében zajló agyhullámok mellett az adatgyűjtők a fej mozgását is rögzítették, az állatok hátulján lévő GPS eszköz pedig rögzítette a magasságot és helyzetüket.
Miután a madarak visszatértek a szárazföldre és egy ideig felépültek, elfogták őket, és a fakitermelőket eltávolították. Bryson Voirin, a kutatás munkatársa és a tanulmány második vezető szerzője szerint: "Mint sok állat a Galapagos-szigeteken, a fregattmadarak is rendkívül megbízhatóak voltak, sőt aludtak is, amikor másodszor elkaptam őket."
Az értékelés azt mutatta, hogy a fregattmadarak különböző módon alszanak repülés közben. A nap folyamán a madarak ébren maradtak, hogy aktívan keressék az élelmiszerforrásokat. Az éjszaka beköszöntével az agyhullámok lassú hullámú alvási szokásokat alakítottak ki, amelyek néhány percig tartottak, miközben a madarak siklottak. Meglepő módon a lassú hullámú alvás nemcsak az agy egyik felében, hanem az egész agyban is bekövetkezett. Tehát valószínűleg nem szükséges az agy egyik felét ébren tartani az aerodinamikai vezérléshez. Ennek ellenére a szárazföldhöz képest csak az agy egy része hajlamosabb aludni repülés közben.
A mozgási adatok kiértékelésével a tudósok magyarázatot találtak a félgömbölyű alvásra: Amikor a madarak körkörös mozdulatokban használják az emelkedő légáramokat, az agynak a repülés irányába néző szeméhez kapcsolódó fele általában ébren marad. A kifelé néző szemhez tartozó agy fele viszont aludt, tehát a madarak biztosan látták, hova repülnek. "A fregattmadarak nyitva tartják az egyik szemüket, hogy megakadályozzák az ütközést más madarakkal, csakúgy, mint a kacsák, amelyek figyelik a potenciális ragadozókat" - mondja Rattenborg.
A lassú hullámú alvás mellett az agy egészében vagy felében a tudósok ritka esetekben rövid megszakításokat mértek a REM alvási fázisaiban. Rattenborg, mint madáraludás-kutató számára ez nem volt meglepő. Az emlősökkel szemben, amelyeknél a REM alvási fázisok hosszúak és az izomtónus teljes elvesztésével járnak, a madarak REM-alvási fázisa csak rövid. Ezen túlmenően, a madarak izomtónusának elvesztése a fej megereszkedéséhez vezethet, de még mindig képesek állni - akár egy lábon is. Még a REM-ben alvó fregattmadaraknál is süllyed a fej repülés közben, de a repülési viselkedés ez alatt nem változott.
Teljes figyelem a tenger felett éjjel-nappal
Repülés közben a fregattmadarak ugyanolyan alvási szokásokkal rendelkeznek, mint a szárazföldön. Repülés közben azonban csak átlagosan 42 percet alszik naponta. A tudósok által mért leghosszabb megszakítás nélküli alvás alig hat percig tartott. A szárazföldön az állatok napi tizenkét óránál többet alszanak, az alvási epizódok szintén hosszabbak és mélyebbek. Tehát a fregattmadarak repülés közben rendkívül álmosak. "Az, hogy a madarak miért alszanak ilyen keveset repülés közben, még éjszaka is, amikor nem vadásznak, még mindig nem világos" - mondja Rattenborg. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a fregattmadarak jó táplálékforrásokat keresve követik az óceán áramlatait, ezért talán ez az oka az ébrenlétnek. Érdekes módon a repülés közbeni alváshiány azt jelzi, hogy az óceán feletti ökológiai környezet nagyobb figyelmet igényel, mint amit fél ébren lévő agy gyűjthet.
Hogyan kompenzálják a fregattmadarak az alváshiány miatt a szervezetre gyakorolt negatív hatásokat? Mi emberek elalszunk néhány órányi alvásvesztés után a volán mögött, még akkor is, ha teljes mértékben tisztában vagyunk az ébren maradás veszélyével és küzdelmével. "Miért szenvedünk mi és sok más állat ilyen drámai módon az alváshiánytól, miközben úgy tűnik, hogy néhány madár sokkal kevesebb alvással küzd problémamentesen, egyelőre rejtély marad" - mondja Rattenborg. További kutatások itt új betekintést nyújthatnak az alvás és annak elvesztésének következményeinek megértésébe.