Bottlenose Dolphins Sense Electricity

Selv begravd i havbunnen har fisk kanskje ikke en sjanse mot en sulten flaskenosedelfin. Delfiner har godt syn, en eksepsjonell hørselssans – og de kan føle elektriske felt som sendes ut av byttet deres, ifølge ny forskning.

Forskere ved Nürnberg Zoo og Universitetet i Rostock (Tyskland) gikk sammen for å finne ut hvor følsomme disse sjøpattedyrene er for elektriske felt. Resultatene kan forklare hvordan delfiner oppdager skjult fisk på nært hold og til og med gi ledetråder om hvorfor dyrene noen ganger strander seg på strender.

"Delfiner er fascinerende dyr som har vært av offentlig og vitenskapelig interesse i så mange tiår nå," sier Tim Hüttner, hovedforfatter av studien. "Og likevel, i det 21. århundre, er vi fortsatt i stand til å oppdage noe helt nytt."

Elektrosensitive snuter

Passiv elektroresepsjon, evnen til å oppdage og analysere elektriske felt i miljøet, finnes i mange akvatiske virveldyr, først og fremst fisker. Blant pattedyr er det eksperimentelt påvist i nebbdyr, kortnebb echidna og Guyana-delfin.

Disse funnene inspirerte Hüttner, sammen med Guido Denhardt og kolleger, til å undersøke et annet sjøpattedyr, flaskenosedelfinen. I et tidligere eksperiment, fant de ut at i likhet med delfiner fra Guyana, har flaskenesedelfiner rader med groper langs snutene, kjent som vibrisalgroper. Teamet viste at disse gropene er veldig like i struktur og innervering som de til elektroreseptivet Guyana delfin og ligner også strukturene som haier bruker for å oppdage elektriske felt, kalt ampullene til Lorenzini. Og i atferdstester reagerte flaskenesedelfiner spontant på svake elektriske felt.

For den nye studien satte forskerne seg for å bestemme flaskenesedelfiners deteksjonsterskler for svake elektriske likestrøm (DC) og vekselstrøm (AC) felt. Forsøkspersonene var Dolly og Donna, to flaskenosedelfiner som bodde i Nürnberg Zoo. Hver delfin ble trent til å hvile kjeven på en nedsenket metallstang med elektroder rett over snuten. Dyrene ble lært opp til å svømme bort innen 5 sekunder etter å ha oppfattet en stimulus (som en lyd) eller forbli stasjonære i fravær av en stimulus.

Hüttner sier at når delfinene forsto reglene for oppgaven, blandet forskerne de første elektriske DC-stimuliene – og delfinene reagerte umiddelbart.

"Begge svarte riktig fra den aller første prøven, og Dollys ytelse var nesten perfekt over de første 100 prøvene," sier han. "Så, trinn for trinn, reduserte vi intensiteten til det elektriske feltet og var i stand til å bestemme en sensorisk terskel."

Til slutt viste Donna seg å være litt mer følsom, og registrerte elektriske DC-felt som var 2,4 μV/cm, mens Dolly oppdaget felt så lave som 5,5 μV/cm. Disse deteksjonsgrensene er sammenlignbare med de som ble demonstrert av delfinen i Guyana.

Forskerne testet også delfinenes følsomhet for AC-felt, siden levende dyr produserer både statiske og pulserende elektriske felt gjennom pust og andre bevegelser. Deteksjonsterskler for AC-felt (presentert ved 1, 5 og 25 Hz) var generelt høyere enn for DC-felt, og delfinenes følsomhet for AC-felt avtok med økende frekvens.

Supersanser

Hva bruker flaskenesedelfiner sin elektriske sans til? Deteksjonsområdet deres for svake elektriske felt er mye lavere enn for haier, som er kjente elektriske spesialister, sier studiemedforfatter Guido Denhardt.

"Delfiner kan bruke denne sansen for å oppdage bunnlevende fisk på nært hold, når andre sanser er begrenset," sier han. "Delfiner vil grave seg inn i sedimentet opptil en halv meter under jakt, noe som begrenser nytten av syn og ekkolokalisering. Denne elektriske sansen kan hjelpe dem å oppdage og fange opp begravd fisk.»

Denhardt og Hüttner mistenker også at delfiner og andre tannhvaler kan bruke denne sanseevnen til storstilt orientering. De sier at ethvert elektrosensitivt dyr har potensial til å oppdage planetens magnetfelt. En delfin som svømmer i saltvann gjennom jordens magnetfelt med en hastighet på 10 m/s kan generere et detekterbart elektrisk felt på 2,5 μV/cm over kroppen. Hvis du svømmer raskere, vil det være enda mer sannsynlig å føle magnetfeltet, og muligens gjøre det mulig for den å navigere kloden ved hjelp av magnetiske kart.

Forskerne tror at funnene deres til og med kan være med på å forklare fenomenet massestrandinger, der et stort antall tilsynelatende friske tannhvaler strander seg.

"Dette er det første hintet om at elektroresepsjon kan være en sensorisk forklaring på massestrandinger," sier Hüttner. "Forhåpentligvis vil dette føre til mer forskning som vil hjelpe oss å forstå hvorfor delfinstrandinger er ofte forbundet med geomagnetiske anomalier eller med endringer av geomagnetiske felt forårsaket av solenergi stormer."

For Denhardt understreker funnene også hvor viktig det er å ikke redusere et dyr til én sensorisk modalitet. Han sier at sanseforskning på delfiner har en tendens til å være dominert av studier av ekkolokalisering, siden det er en så spesiell modalitet. Men delfiner har et sansearsenal.

"De har selvfølgelig ekkolokalisering, så vel som passiv hørsel. De har veldig godt syn. De har følesansen og luktesansen. Og nå vet vi at de også har elektroresepsjon, sier Denhardt.

«Jeg tror vi må vurdere dyret som en helhet. Den perseptuelle verdenen til disse dyrene er kompleks, og elektroresepsjon er en del av det.»