Як великі морські ссавці сплять під водою

Морські ссавці не можуть просто заплющити очі й провести ніч, опустившись на дно. Їм потрібно час від часу виринати на поверхню, щоб набрати повітря. Дельфіни та кити є ссавцями, а тому дихати під водою не можуть. Вони набирають повітря на поверхні, а потім на певний час занурюються у воду. Дельфіни для забору кисню використовують орган, який називається дихалом (аналог людського носа), а кити – отвір на голові, через який вони втягують повітря у трахею і згодом заповнюють ним легені. Вони також не можуть плавати на поверхні води й дрімати, бо це наражає їх на небезпеку хижаків і призводить до втрати тепла.

Цікаво Цієї весни у США очікують нашестя трильйона цикад – відразу два покоління прокинуться одночасно

Як поспати, коли ти дельфін

Одне з рішень – вимикати по черзі одну половину мозку. Це так званий однопівкульний сон, який дозволяє морським ссавцям, таким як дельфіни, відпочити у відкритому морі. Однопівкульний сон дуже цінний для цих тварин, оскільки дозволяє їм підтримувати низький рівень активності, сплячи половиною мозку за один раз і витрачаючи при цьому менше кисню.

Дельфіни є найбільш вивченими морськими ссавцями, здатними до такого стилю сну. Сканування мозку дельфінів у неволі показує, що поки одна півкуля перебуває в повільному, глибокому сні, інша півкуля не спить, що дозволяє тваринам буквально спати з одним розплющеним оком. Такий стиль сну поширений серед китоподібних – групи ссавців, до якої належать дельфіни, кити та морські свині.

Однак він не є унікальним для них. Відомо, що багато видів птахів використовують однопівкульний сон, що часто дозволяє їм дрімати під час польоту. Але птахи і дельфіни використовують таку техніку напівсонного сну для різних цілей. Наприклад, у зграї птахів багато хто з тих, хто знаходиться ззовні групи, тримає око, звернене в бік від зграї, відкритим, щоб стежити за хижаками. Але дельфіни роблять навпаки: під час сну вони, як правило, тримають відкритим око, звернене до решти зграї, щоб не розділитися.

Не всі китоподібні здатні до однопівкульного сну. Деякі поринають у сон повністю, як це роблять люди та більшість інших ссавців.

Ученим дуже важко виміряти активність мозку тварин у відкритому морі, яких вони не можуть зловити. Наприклад, кашалота, синього кита або горбатого кита. У такому випадку, записи поведінки залишаються єдиним показником поведінки під час сну. У таких випадках дослідники можуть прикріплювати до тварин мітки, щоб стежити за їхньою поведінкою.

У дослідженні 2008 року під керівництвом Міллера використовували спеціальні мітки на присосках, прикріплені до кашалотів, щоб побачити, як вони сплять у відкритому океані протягом коротких проміжків часу. Виявилося, що кити роблять неглибокі занурення під поверхню, приймають вертикальне положення, сповільнюють швидкість плавання до майже повної зупинки й повільно піднімаються вгору. Їхній рух вгору, ймовірно, пов'язаний з легшою, ніж вода, олією, що знаходиться в їхніх головах.

Під час сну цілі зграї китів можна побачити носом догори, трохи нижче поверхні океану. У цей час тварини абсолютно не реагують, що свідчить про те, що вони перебувають у формі глибокого сну. Однак, тварини можуть відпочивати під водою лише близько 20 хвилин, перш ніж їм потрібно буде знову піднятися на поверхню, щоб подихати повітрям. Віддихавшись, кит знову занурюється під поверхню, щоб відпочити, і може продовжувати таку поведінку до 3,5 годин.

Як сплять кити: відео

Північні слонові тюлені (Mirounga angustirostris) також є двопівкульними сплячими і дрімають схожими короткими підходами. Дослідження 2023 року під керівництвом Джессіки Кендалл-Бар, докторантки Інституту океанографії Скріппса, відділення Каліфорнійського університету в Сан-Дієго, вперше дозволило відстежити активність мозку сплячого ссавця в морі. Кендалл-Бар та її колеги виявили, що тюлені занурюються на глибину близько 300 метрів, і в цей момент їхній мозок сповільнюється й переходить у фазу швидкого сну. Перебуваючи у фазі швидкого сну, тюлені перевертаються догори ногами та повільно кружляють по колу, продовжуючи спати.

Тюлені, які спали в океані, були перевернуті догори ногами 100% часу швидкого сну, що свідчить про те, що так само, як і ми, вони стають паралізованими під час швидкого сну,
– пояснила в своєму дослідженні Кендалл-Бар.

Ймовірно, через ризик натрапити на хижака, слонові тюлені обмежують свій загальний час сну в морі до двох годин на добу, конкуруючи з рекордом найменшого сну серед усіх ссавців, який наразі належить африканському слону (близько 2 годин на добу).