Rentiere schlafen, während sie wiederkäuen, eine Strategie, die ihnen im Sommer helfen kann

Forscher berichten vom 22. Dezember in der Zeitschrift Aktuelle Biologie Je mehr Zeit Rentiere mit Wiederkäuen verbringen, desto weniger Zeit verbringen sie im Nicht-REM-Schlaf (Non-Rapid-Auge-Movement-Schlaf). EEG-Aufzeichnungen ergaben, dass die Gehirnwellen von Rentieren während des Wiederkäuens den Gehirnwellen ähneln, die während des Nicht-REM-Schlafs auftreten, und diese Gehirnwellenmuster deuten darauf hin, dass die Rentiere nach dem Wiederkäuen „ausgeruhter“ sind.

Die Forscher spekulieren, dass dieses Multitasking den Rentieren dabei helfen könnte, in den Sommermonaten, in denen reichlich Nahrung vorhanden ist, ausreichend Schlaf zu bekommen und sich fast rund um die Uhr auf den langen und nahrungsmittelarmen arktischen Winter vorzubereiten.

„Je mehr Rentiere wiederkäuen, desto weniger zusätzlichen Non-REM-Schlaf brauchen sie“, sagt Erstautorin und Neurowissenschaftlerin Melanie Furrer von der Universität Zürich. „Wir halten es für sehr wichtig, dass sie Zeit sparen und gleichzeitig ihren Schlaf- und Verdauungsbedarf decken können, insbesondere in den Sommermonaten.“

Im Winter und Sommer gibt es in der Arktis keine Hell-Dunkel-Zyklen, und frühere Studien haben gezeigt, dass in der Arktis lebende Rentiere in diesen Jahreszeiten keinen zirkadianen Verhaltensrhythmus zeigen, obwohl sie tagsüber während der Frühlings- und Herbst-Tagundnachtgleiche tendenziell aktiver sind wenn Hell-Dunkel-Zyklen vorhanden sind. Es war jedoch unbekannt, ob diese saisonalen Unterschiede auch Einfluss darauf hatten, wie viel – und wie gut – Rentiere schlafen.

Um den Einfluss saisonaler Hell-Dunkel-Zyklen auf die Schlafmuster von Rentieren zu untersuchen, führten die Forscher während der Herbst-Tagundnachtgleiche im Sommer eine nicht-invasive Elektroenzephalographie (EEG) an eurasischen Tundra-Rentieren (Rangifer tarandus tarandus) in Tromsø, Norwegen (69° N) durch Sonnenwende und Wintersonnenwende.

Die Rentiere, bei denen es sich ausschließlich um erwachsene Weibchen handelte, waren Teil einer in Gefangenschaft gehaltenen Herde am UiT, der Arktischen Universität Norwegens in Tromsø, und die Experimente wurden in Innenställen mit kontrollierter Beleuchtung, unbegrenztem Futter und konstanter Temperatur durchgeführt.

Sie fanden heraus, dass Rentiere im Winter, Sommer und Herbst ungefähr gleich viel schliefen, obwohl sie im Sommer viel aktiver waren. Dies steht im Gegensatz zu anderen Arten, die ihre Schlafdauer als Reaktion auf Umweltbedingungen ändern. Im Durchschnitt verbrachten die Rentiere in einem bestimmten 24-Stunden-Zeitraum unabhängig von der Jahreszeit 5,4 Stunden im Nicht-REM-Schlaf, 0,9 Stunden im REM-Schlaf und 2,9 Stunden beim Wiederkäuen.

„Die Tatsache, dass Rentiere im Winter und im Sommer gleich viel schlafen, bedeutet, dass sie über andere Strategien verfügen müssen, um mit der begrenzten Schlafzeit im arktischen Sommer umzugehen“, sagt Furrer.

Eine mögliche Strategie ist die Möglichkeit, sich während des Wiederkäuens auszuruhen – das erneute Kauen teilweise verdauter Nahrung, die für Rentiere und andere Wiederkäuer ein wichtiger Bestandteil der Verdauung ist. Es wurde bereits früher beobachtet, dass Hausschafe, Ziegen, Rinder und Zwerghirsche beim Wiederkäuen schlafähnliche Gehirnwellen erzeugen. Es war jedoch unklar, ob das Wiederkäuen eine ähnliche erholsame Funktion wie der Schlaf haben könnte.

Die Forscher fanden heraus, dass die EEG-Werte der Rentiere während des Wiederkäuens Gehirnwellenmustern ähnelten, die auf Non-REM-Schlaf hinweisen, einschließlich erhöhter Slow-Wave-Aktivität und Schlafspindeln.

Schlafende und wiederkäuende Rentiere zeigten ebenfalls ein ähnliches Verhalten, neigten dazu, bei beiden Aktivitäten ruhig zu sitzen oder zu stehen, und reagierten weniger auf Störungen wie das Hinsetzen oder Aufstehen eines benachbarten Rentiers – Rentiere reagierten direkt auf diese Störungen (indem sie in Richtung des benachbarten Rentiers blickten). 45 % der Zeit, wenn sie wach waren, aber nur 25 % der Zeit, wenn sie grübelten, und 5 % der Zeit, wenn sie sich im Nicht-REM-Schlaf befanden.

Als nächstes testeten die Forscher, ob Wiederkäuen den Schlafdrang der Rentiere verringern kann, indem sie den Rentieren zwei Stunden lang den Schlaf entzogen und ihre Gehirnwellen während des Schlafs vor und nach diesem Entzug maßen.

Nach Schlafentzug zeigten die EEG-Werte der Rentiere eine erhöhte Slow-Wave-Aktivität, was auf einen Aufbau von „Schlafdruck“ hinweist – dem unbewussten biologischen Antrieb für mehr und tieferen Schlaf – was darauf hindeutet, dass Rentiere nach Schlafentzug tiefer schlafen.

Wenn die Rentiere jedoch wiederkäuten, verringerte sich diese langsame Aktivität im darauffolgenden Schlaf, und je mehr sie wiederkäuten, desto stärker nahm die langsame Aktivität ab. „Dies deutet darauf hin, dass Wiederkäuen den Schlafdruck verringert, was den Rentieren zugute kommen könnte, da sie keine Kompromisse bei der Schlaferholung eingehen müssen, wenn sie mehr Zeit mit Wiederkäuen verbringen“, sagt Furrer.

Dies ist besonders im Sommer wichtig, denn je mehr sie fressen, desto mehr Zeit brauchen die Rentiere zum Wiederkäuen. „Wiederkäuen erhöht die Nährstoffaufnahme, daher ist es für Rentiere wichtig, im Sommer genügend Zeit mit Wiederkäuen zu verbringen, um im Vorfeld des Winters an Gewicht zuzunehmen“, sagt Furrer.

Da Rentiere scheinbar nur zeitweise beim Wiederkäuen schlafen, sollten Folgestudien die Auswirkungen des Wiederkäuens im Schlaf mit dem Wiederkäuen im Wachzustand vergleichen und idealerweise auch das Verhalten und den Schlaf von Rentieren unter natürlicheren Bedingungen im Freien messen, sagen die Forscher. Für solche Messungen wären jedoch chirurgisch implantierte EEG-Sensoren anstelle der in dieser Studie verwendeten nicht-invasiven Oberflächenelektroden erforderlich.

„Eine weitere Sache, die wir hinzufügen könnten, ist die Betrachtung junger Rentiere“, sagt Furrer. „Wir wissen, dass der Schlafbedarf bei kleinen Kindern und Babys viel höher ist als bei Erwachsenen, daher wäre es interessant, den Schlaf bei jüngeren Rentieren zu untersuchen.“