Если морские млекопитающие хотят спать, они не могут просто так закрыть глаза и погрузиться в сон, поскольку им необходимо периодически всплывать на поверхность, чтобы подышать воздухом. Они также не могут плавать на поверхности воды и спать, потому что это подвергает их опасности со стороны хищников и потере тепла. Так как же морским млекопитающим удаётся закрывать глаза для сна, не подвергая себя риску?
Одно из решений — отключать время от времени половинку своего мозга. Так называемый однополушарный сон — это один из способов, 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 низкий уровень активности, при этом одновременно предоставлять возможность спать половине мозга», — рассказал Live Science Патрик Миллер (Patrick Miller), биолог из Университета Сент-Эндрюс в Великобритании.
Дельфины — наиболее изученные морские млекопитающие, способные к такому стилю сна. Сканирование мозга дельфинов, содержащихся в неволе, показывает, что, пока одно полушарие находится в медленном, глубоком сне, другое полушарие бодрствует, что позволяет животным буквально спать с одним открытым глазом. Этот стиль сна распространён у китообразных — группы млекопитающих, в которую входят дельфины, киты и морские свиньи — но он присущ не только им. Известно, что также однополушарный сон используют многие виды птиц, что часто позволяет им дремать во время полёта.
Но, по словам Миллера, птицы и дельфины используют свою технику полушарного сна для разных целей. Например, в стае птиц многие из тех, кто находится снаружи группы, держат глаза открытыми в сторону от стаи, чтобы следить за хищниками. Но дельфины поступают так наоборот: во время сна они, как правило, держат глаза открытыми, обращёнными к остальной части стаи, вероятно, чтобы избежать разделения.
Не все китообразные, по-видимому, 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.
«Действительно трудно измерить мозговую активность животных в море, которых вы не в состоянии поймать, таких как кашалот, голубой кит или горбатый кит, — сказал Миллер. — В таком случае записи о поведении являются нашим лучшим индикатором поведения во сне.»
В таких случаях исследователи могут прикреплять к животным метки, чтобы отслеживать их поведение. В исследовании 2008 года, проведённом под руководством Миллера, использовались присоски, прикреплённые к кашалотам (Physeter macrocephalus), чтобы показать, что они спят в открытом океане короткие промежутки времени. Киты совершают неглубокие погружения под поверхность, замедляют скорость своего плавания до полной остановки и лениво поднимаются вверх. Их наклон вверх, вероятно, связан с содержанием в их головах плавучего масла, известного как спермацет.
Во время сна можно увидеть целые стаи китов, задранных носом вверх, прямо под поверхностью океана. В это время животные совершенно не реагируют, что наводит на мысль о том, что они находятся в состоянии глубокого сна. Однако животные могут отдохнуть под водой всего около 20 минут, прежде чем им нужно будет снова вынырнуть на воздух. Как только кит отдышится, он ныряет под поверхность для дополнительного отдыха, и может продолжать так вести себя до 3,5 часов.
Северные морские слоны (Mirounga angustirostris) также являются спящими в двух полушариях и дремлют такими же короткими периодами сна. Исследование 2023 года, проведённое Джессикой Кендалл-Бар (Jessica Kendall-Bar), докторантом Института океанографии имени Скриппса, отделения Калифорнийского университета в Сан-Диего, впервые позволило отследить мозговую активность спящего млекопитающего в море. Кендалл-Бар и её коллеги обнаружили, что тюлени ныряют на глубину около 1000 футов (300 метров), в этот момент их мозг замедляет свою работу и переходит в режим быстрого сна (REM). Войдя в фазу быстрого сна, тюлени переворачиваются вверх дном и медленно вращаются по кругу, продолжая спать в таком состоянии.
«Тюлени, спящие в океане, находились в перевернутом положении 100% времени быстрого сна, что позволяет предположить, что, как и мы, они становятся парализованными во время быстрого сна», — сказала Кендалл-Бар в видеоролике на YouTube, описывающем исследование.
Вероятно, из-за риска нападения хищников морские слоны ограничивают общее время сна в море примерно до двух часов в день, «конкурируя с рекордом по наименьшему количеству сна среди всех млекопитающих, который в настоящее время принадлежит африканскому слону (около 2 часов в день)», — пишут учёные в исследовании.
