Как морские млекопитающие спят под водой?

Если морские млекопитающие хотят спать, они не могут просто закрыть глаза и заснуть на дне, поскольку им необходимо периодически всплывать на поверхность за воздухом. Они также не могут плавать на поверхности воды и дремать, потому что это делает их беззащитными перед нападением хищников. Так как же как морские млекопитающие спят?

Одно из способов заключается в том, чтобы отключать по одной половине мозга за раз. Так называемый однополушарный сон - это один из методов, с помощью которого морские млекопитающие, такие как дельфины, могут немного отдохнуть, находясь в открытой воде.

"Однополушарный сон действительно ценен для этих животных, потому что он позволяет им поддерживать некоторый уровень активности при одновременном отдыхе одной половины их мозга", - говорит Патрик Миллер, биолог из Университета Сент-Эндрюс в Великобритании.

Дельфины - наиболее изученные морские млекопитающие, способные к такому типу сна. Сканирование мозга дельфинов в неволе показывает, что, пока одно полушарие находится в глубоком медленном сне, другое полушарие находится в состоянии бодрствования. Такой стиль сна распространен среди китообразных — группы млекопитающих, в которую входят дельфины, киты и морские свиньи, — но он присущ не только им. Известно, что многие виды птиц используют однополушарный сон, часто позволяющий им дремать во время полета.

Но, по словам Миллера, птицы и дельфины используют свою технику полушарного сна для разных целей. Например, в стае птиц многие держат открытыми глаза, обращенные в сторону от стаи, чтобы наблюдать за хищниками. Но дельфины поступают наоборот: во время сна они, как правило, держат открытым глаз, обращенный к остальной части стайки, чтобы избежать отделения.

Но не все китообразные способны к однополушарному сну. Некоторые используют бихеполушарный сон, при котором засыпают оба полушария мозга, точно так же, как это делают люди и большинство других млекопитающих.

"Сложно измерить мозговую активность животных в море, которых мы не можем поймать, таких как кашалот, голубой кит или горбатый кит, - говорит Миллер. - В таком случае поведенческие записи являются нашим лучшим индикатором поведения во сне".

Исследователи могут прикреплять к животным метки, чтобы следить за их поведением. В исследовании 2008 года, проведенном под руководством Миллера, использовались присоски, прикрепленные к кашалотам (Physeter macrocephalus), чтобы показать, как они спят в открытом океане. Киты совершают неглубокие погружения под поверхность, замедляют скорость плавания до полной остановки и лениво всплывают. Их голова наклоняется вверх, вероятно, из-за содержащегося в ней плавучего масла, известного как спермацет.

В это время кит ни на что не реагирует, вероятно потому, что они находится в состоянии глубокого сна. Однако таким образом киты могут отдохнуть под водой всего около 20 минут, прежде чем им нужно будет снова вынырнуть на воздух. После того, как кит отдышался, он погружается под поверхность для дополнительного отдыха и может продолжать вести себя таким образом до 3,5 часов.

Северные морские слоны (Mirounga angustirostris) также спят короткими перерывами. В исследовании, проведенном в 2023 году под руководством Джессики Кендалл-Бар, научного сотрудника Института океанографии Скриппса, отделения Калифорнийского университета в Сан-Диего, впервые удалось отследить мозговую активность спящего млекопитающего в море. Кендалл-Бар и ее коллеги обнаружили, что тюлени ныряют на глубину около 300 метров, после чего их мозг замедляется и переходит в режим быстрого сна (REM). Находясь в состоянии быстрого сна, тюлени переворачиваются вниз головой и медленно вращаются по кругу, продолжая спать.

Вероятно, из-за риска нападения хищников морские слоны ограничивают общее время сна в море примерно двумя часами в день, "соперничая с рекордом по наименьшему количеству сна среди всех млекопитающих, который в настоящее время принадлежит африканскому слону (около 2 часов в день)", - заключают исследователи.