Сплячі на - хвилях - national geographic Україна

Перші гіпотези про сон дельфінів висловив американський нейрофізіолог Джон Ліллі, але зрозуміти, як насправді сплять кити і дельфіни, вдалося українським вченим.

Фото: Наталя Прянишникова

У всіх китів перші 4-6 тижнів після пологів мати і дитинча сплять в безперервному русі, короткими епізодами. Дитинча ні на секунду не відлучається від мами.

Щоб вижити у ворожому і екстремальному середовищі - воді, морські ссавці навчилися спати з одним відкритим оком і в безперервному русі.

Олег Лямін - кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник Інституту проблем екології та еволюції РАН і ТОВ «Утришский дельфінарій».

Коли уявляєш себе в такому положенні, в кров різко викидається адреналін, і спати зовсім не хочеться. Але якщо довго плисти насправді, а не в уяві, втома візьме своє. Всім без винятку ссавців потрібно спати, включаючи тих, хто живе в воді, - китів і дельфінів. Сучасні китоподібні без зусиль справляються зі сном «в підвішеному стані», але їх предки були наземними тваринами. Предки китів - кітокопитние, або пакіцет (Pakicetus), - покинули сушу і пішли в океан через більш доступною і переїдання. Спочатку пакіцет полювали на рибу на мілководді, а для відпочинку поверталися на берег. Але конкуренція змушувала тварин спливати все далі - в глиб стародавнього океану Тетіс, і можливість повернутися на сушу зникла. Доводилося екстрено вчитися спати у воді. Пакіцет навчалися цього мільйони років - і це зовсім не дивно, адже тварині, яке зібралося відпочити у відкритому океані, потрібно подолати цілий ряд смертельно небезпечних перешкод.

Сон сучасних китів і дельфінів довгий час був загадкою для вчених. Передбачалося навіть, що дельфіни не сплять взагалі або сплять уривками міжвдихами. Насправді все виявилося складніше і цікавіше.

Завдання підвищеної складності. По-перше, заснувши в воді, ссавець ризикує померти від холоду. Тепло, яке організм ссавця виробляє, розсіюється в навколишньому середовищі. Так як вода проводить тепло швидше повітря, тварина охолоджується в ній швидше.

По-друге, ссавцям, на відміну від риб, потрібно постійно спливати, щоб вдихнути нову порцію повітря. Тому сплячі в воді істоти повинні докласти зусиль, щоб не пірнути занадто глибоко, - іншими словами, щоб не потонути.

Нарешті, уві сні дрібні китоподібні - дельфіни і ластоногі можуть стати жертвою хижаків. Адже у воді немає захищених місць для сну (нір, гнізд, інших сховищ, як у наземних тварин), і, знову ж таки, для вдиху потрібно постійно спливати до поверхні води, де їх частіше і атакують хижаки.

Чи не спати, щоб дихати. Отже, сон для предків китоподібних став справжнім випробуванням - заснувши, можна було і не прокинутися. Сон сучасних китів і дельфінів довгий час був загадкою для вчених. Передбачалося навіть, що дельфіни не сплять взагалі або сплять уривками міжвдихами. Насправді все виявилося складніше і цікавіше.

На початку 1960-х років американський нейрофізіолог Джон Ліллі зробив кілька несподіваних припущень про те, як же сплять дельфіни. Але масштабні дослідження почалися лише в середині 1970-х на Утрішского морської станції Інституту проблем екології та еволюції імені А. Н. Северцова РАН.

Перша - найвідоміша і найбільш незвичайна особливість сну китоподібних - так званий однополушарний сон: поки одна півкуля головного мозку дельфіна спить, інше - не спить. Це добре видно на електроенцефалограмі мозку (ЕЕГ): часті швидкі хвилі неспання в одній півкулі реєструються на тлі повільних хвиль сну в іншому. Півкулі у дельфінів сплять по черзі, і кожне відпочиває однаковий відрізок часу.

Про сон «на півголови» знають сьогодні багато - факт встиг стати популярним. Але чому такий сон існує саме у дельфінів, а не у наземних ссавців, стало зрозуміло тільки в останні роки, багато в чому завдяки дослідженням на Утрішского станції. Джон Ліллі припускав, що дихання у дельфінів довільне, тобто, щоб дихати, їм потрібно постійно перебувати в свідомості. Сформувалася думка, що стан бадьорості під час сну півкуля якраз і виконує цю роль. Але, як виявилося, це не зовсім так.

Спеціальні дослідження довели, що дихання у дельфінів може бути як довільним, так і автоматичним. Як у людей. Відповідно до сучасної точки зору, однополушарний сон швидше пов'язаний з необхідністю стежити за тим, що відбувається навколо і безперервно рухатися.

Морські лунатики. Нерухомість - важлива особливість сну наземних тварин. Але дельфіна, щоб дихати, навіть під час сну потрібно періодично спливати до поверхні води. Логічно, що сон китоподібних протікає під час безперервного плавання. Дельфіни і кити в цій здатності унікальні. Так як рух супроводжується виробленням тепла - м'язовим термогенезом, «лунатизм» потрібен ще, щоб не замерзнути і не потонути.

Сплю і бачу. Давно відомо, що дельфіни мають багатьма незвичайними здібностями - в тому числі вони можуть спати з відкритими очима, точніше, з відкритим оком. Коли спить права півкуля мозку дельфіна, закритий його лівий (протилежний) очей, а правий - відкритий, і навпаки. Це добре видно, якщо одночасно реєструвати ЕЕГ головного мозку і стан очей. Цікаво, що відкрите око, як правило, дивиться в бік партнерів. Наприклад, матері і дитинчата стежать один за одним як під час неспання, так і уві сні.

Ще одна особливість сну дельфінів - відсутність парадоксальної фази сну, під час якої ми, люди, зазвичай бачимо сни. Сон наземних ссавців ділиться на дві стадії: повільну і парадоксальну (сон з швидкими рухами очей - «rapid eye movement», або Rем). Парадоксальний сон або його ознаки були зареєстровані у всіх вивчених наземних ссавців (близько 100 видів) і птахів (більше 15 видів). Однак цю стадію до сих пір не вдалося зареєструвати у китоподібних. Можливо, це пов'язано з небезпеками такого сну - під час парадоксальної фази різко знижуються м'язовий тонус і швидкість реакції тварин на зовнішні подразники. Тварини втрачають здатність підтримувати постійну температуру - теплокровность, що в умовах океану створює для тварин ще більше проблем, ніж на землі.

Отже, приблизно 50-70 мільйонів років тому група таких же, як ми, люди, теплокровних ссавців, що живуть на суші, була змушена переселитися в воду. Ці тварини, що стали згодом дельфінами і китами, навчилися не тільки полювати, але й відпочивати в океані - місці, де кожну секунду потрібно бути напоготові.

Тепер, якщо сьогодні перед сном ви все-таки представите себе хоча б на хвилину у відкритому океані, ви зрозумієте, як же нам з вами пощастило. Адже спокійний сон на твердій поверхні - розкіш, доступна далеко не всім.