Как млекопитающие спят под водой?

Некоторые морские млекопитающие, такие как дельфины, предпочитают спать с половиной мозга, в то время как кашалоты спят в океане вертикально.

Кашалоты спят вертикально в течение коротких промежутков времени. Фото: Франко Банфи — Кашалоты спят вертикально в течение коротких промежутков времени. Фото: *Франко Банфи*

Если морские млекопитающие хотят спать, они не могут просто закрыть глаза и дрейфовать всю ночь, потому что им нужно всплывать на поверхность во время полета, чтобы глотнуть воздуха. По данным Live Science , они также не могут держаться на воде и засыпать из-за риска встречи с хищниками и переохлаждения.

Одним из решений является отключение половины мозга за раз. Так называемый полушарный сон — это способ отдыха морских млекопитающих, таких как дельфины, в открытом океане. «Однополушарный сон действительно полезен для этих животных, поскольку он позволяет им поддерживать низкий уровень активности, при этом одновременно спит только одна половина мозга», — говорит Патрик Миллер, биолог из Университета Сент-Эндрюс в Великобритании.

Дельфины — наиболее изученные морские млекопитающие, способные спать таким образом. Сканирование мозга дельфинов, содержащихся в неволе, показывает, что в то время как одно полушарие находится в состоянии глубокого медленноволнового сна, другое остается бодрствующим, что позволяет животным спать с одним открытым глазом. Этот тип сна довольно распространен среди китообразных — группы млекопитающих, в которую входят дельфины, киты и морские свиньи. Многие птицы также используют однополушарный сон для отдыха во время полета.

Однако, по словам Миллера, птицы и дельфины используют сон полушарий мозга для разных целей. Например, в стае птиц многие птицы, находящиеся на внешнем крае стаи, открывают глаза в сторону, дальнюю от стаи, чтобы высматривать хищников. Дельфины делают наоборот. Во время сна они часто открывают глаз на той стороне, которая обращена к группе, скорее всего, для того, чтобы избежать разделения.

Не все виды китообразных могут спать в одном полушарии. Некоторые виды используют бигемисферичность, при которой спят оба полушария мозга, как это происходит у людей и большинства других млекопитающих. «Очень сложно измерить активность мозга у морских животных, которых вы не можете зафиксировать, например, у кашалотов, синих китов или горбатых китов. В этом случае поведенческие данные являются лучшим ключом к поведению во время сна», — сказал Миллер.

Затем исследователи могут помечать животных, чтобы следить за их поведением. Исследование Миллера, проведенное в 2008 году, использовало метки, прикрепленные к кашалотам ( Physeter macrocephalus ), чтобы показать, что они спят в океане короткими отрезками времени. Кашалоты ныряют у поверхности, замедляются, останавливаются и спят вертикально. Вероятнее всего, их вертикальное положение во сне обусловлено наличием в их головах плавающего масла под названием спермацет.

Во время сна вся стая кашалотов держит голову поднятой вверх, у поверхности моря. В это время животные были совершенно невосприимчивы, что указывало на то, что они находились в состоянии глубокого сна. Однако кашалоты могут спать под водой только 20 минут, прежде чем им приходится всплывать на поверхность, чтобы подышать. После того как кашалот заканчивает дышать, он снова опускается на поверхность океана, чтобы отдохнуть дальше, и может продолжать это поведение до 3,5 часов.

Северные морские слоны ( Mirounga angustirostris ) также спят обоими полушариями в аналогичные короткие смены. Исследование, проведенное в 2023 году Джессикой Кендалл-Бар, научным сотрудником Института океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего, впервые измерило активность мозга у спящих морских млекопитающих. Кендалл-Бар и его коллеги обнаружили, что тюлени ныряют на глубину около 300 метров. Там их мозг замедляется и входит в фазу быстрого сна с движением глаз. Они переворачиваются вверх дном и медленно вращаются по кругу, продолжая спать.

Из-за риска нападения хищников морские слоны ограничивают общее время сна в море примерно двумя часами в день, что делает их одними из самых малоспящих млекопитающих.

Ан Кханг (по данным Live Science )

Ссылка на источник