Как млекопитающие спят под водой?

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

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 полёта, чтобы глотнуть воздуха. Они также не могут плавать и засыпать из-за риска нападения хищников и переохлаждения, сообщает Live Science .

Одно из решений — поочередно отключать одну половину мозга. Этот сон называется однополушарной реакцией, и именно так китообразные, например, дельфины, отдыхают в открытом океане. «Однополушарный сон очень полезен для этих животных, поскольку позволяет им поддерживать низкий уровень активности, при этом одновременно спит только одна половина мозга», — говорит Патрик Миллер, биолог из Университета Сент-Эндрюса в Великобритании.

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

Но птицы и дельфины используют сон полушарий мозга для разных целей, говорит Миллер. Например, в стае птиц многие птицы, находящиеся за пределами стаи, держат глаза открытыми на стороне, обращённой к группе, чтобы следить за хищниками. Дельфины делают наоборот. Во время сна они часто держат глаза открытыми на стороне, обращённой к группе, вероятно, чтобы избежать разделения.

Не все китообразные однополушарные. У некоторых видов наблюдается диполушарный тип мышления, при котором спят оба полушария мозга, как у людей и большинства других млекопитающих. «Очень сложно измерить активность мозга у морских животных, которых невозможно поймать, например, кашалотов, синих китов или горбатых китов. В таких случаях данные о поведении — лучший ключ к пониманию их поведения во время сна», — говорит Миллер.

Затем исследователи могут снабжать животных метками, чтобы отслеживать их поведение. Исследование Миллера, проведённое в 2008 году, использовало метки на кашалотах ( Physeter macrocephalus ), чтобы показать, что они спят в океане короткими отрезками времени. Кашалоты ныряют к поверхности, замедляются, а затем останавливаются и спят вертикально. Вертикальное положение во время сна, вероятно, обусловлено наличием в их головах плавучего масла, называемого спермацетом.

Во время сна целые стаи кашалотов держат головы поднятыми, у поверхности воды. В это время животные совершенно не реагируют на внешние раздражители, что указывает на состояние глубокого сна. Однако кашалоты могут спать под водой лишь 20 минут, после чего им приходится всплывать на поверхность за воздухом. Закончив дышать, кит снова опускается на поверхность, чтобы отдохнуть, и может продолжать это состояние 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, постдокторантом Института океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего, стало первым в истории измерением активности мозга у спящих морских млекопитающих. Кендалл-Бар и ее коллеги обнаружили, что тюлени ныряли на глубину около 300 метров. Там их мозговая активность замедлялась, и они впадали в фазу быстрого сна с движением глаз. Они переворачивались вверх ногами и медленно вращались, продолжая спать.

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

Ан Кханг (по данным Live Science )

Ссылка на источник