Дельфины никогда не спят да или нет. Почему дельфины никогда не спят? Как дышат дельфины во время сна

Олег Лямин - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции РАН и ООО «Утришский дельфинарий». Скорее всего, сегодня ночью, рано или поздно, вы ляжете спать. Когда вы закроете глаза, перед тем как заснуть, вообразите на минуту, что вы держитесь на плаву, бултыхая ногами и руками, посреди океана, вдали от берега. Когда представляешь себя в таком положении, в кровь резко выбрасывается адреналин, и спать совсем не хочется. Но если долго плыть на самом деле, а не в воображении, усталость возьмет свое. Всем без исключения млекопитающим нужно спать, включая тех, кто живет в воде, – китов и дельфинов. Современные китообразные без труда справляются со сном «в подвешенном состоянии», но их предки были наземными животными. Предки китов – китокопытные, или пакицеты (Pakicetus), – покинули сушу и ушли в океан из-за более доступной и обильной пищи. Сначала пакицеты охотились на рыбу на мелководье, а для отдыха возвращались на берег. Но конкуренция вынуждала животных уплывать все дальше – в глубь древнего океана Тетис, и возможность вернуться на сушу исчезла. Приходилось экстренно учиться спать в воде. Пакицеты учились этому миллионы лет – и это вовсе неудивительно, ведь животному, которое собралось отдохнуть в открытом океане, нужно преодолеть целый ряд смертельно опасных препятствий.

Сон современных китов и дельфинов долгое время был загадкой для ученых. Предполагалось даже, что дельфины не спят вообще или спят урывками между вдохами. В действительности все оказалось сложнее и интереснее.

Задачи повышенной сложности. Во-первых, заснув в воде, млекопитающее рискует умереть от холода. Тепло, которое организм млекопитающего вырабатывает, рассеивается в окружающей среде. Так как вода проводит тепло быстрее воздуха, животное охлаждается в ней быстрее. Во-вторых, млекопитающим, в отличие от рыб, нужно постоянно всплывать, чтобы вдохнуть новую порцию воздуха. Поэтому спящие в воде существа должны предпринять усилия, чтобы не погрузиться слишком глубоко, – иными словами, чтобы не утонуть. Наконец, во сне мелкие китообразные – дельфины и ластоногие могут стать жертвой хищников. Ведь в воде нет защищенных мест для сна (нор, гнезд, других убежищ, как у наземных животных), и, опять же, для вдоха нужно постоянно всплывать к поверхности воды, где их чаще и атакуют хищники. Не спать, чтобы дышать. Итак, сон для предков китообразных стал настоящим испытанием – заснув, можно было и не проснуться. Сон современных китов и дельфинов долгое время был загадкой для ученых. Предполагалось даже, что дельфины не спят вообще или спят урывками между вдохами. В действительности все оказалось сложнее и интереснее. В начале 1960-х годов американский нейрофизиолог Джон Лилли сделал несколько неожиданных предположений о том, как же спят дельфины. Но масштабные исследования начались лишь в середине 1970-х на Утришской морской станции Института проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН. Первая – самая известная и самая необычная особенность сна китообразных – так называемый однополушарный сон: пока одно полушарие головного мозга дельфина спит, другое – бодрствует. Это хорошо видно на электроэнцефалограмме мозга (ЭЭГ): частые быстрые волны бодрствования в одном полушарии регистрируются на фоне медленных волн сна в другом. Полушария у дельфинов спят по очереди, и каждое отдыхает одинаковый отрезок времени. Про сон «на полголовы» знают сегодня многие – факт успел стать популярным. Но почему такой сон существует именно у дельфинов, а не у наземных млекопитающих, стало понятно только в последние годы, во многом благодаря исследованиям на Утришской станции. Джон Лилли предполагал, что дыхание у дельфинов произвольное, то есть, чтобы дышать, им нужно постоянно находиться в сознании. Сформировалось мнение, что бодрствующее во время сна полушарие как раз и выполняет эту роль. Но, как оказалось, это не совсем так. Специальные исследования доказали, что дыхание у дельфинов может быть как произвольным, так и автоматическим. Как у людей. Согласно современной точке зрения, однополушарный сон скорее связан с необходимостью следить за происходящим вокруг и непрерывно двигаться. Морские лунатики. Неподвижность – важная особенность сна наземных животных. Но дельфину, чтобы дышать, даже во время сна нужно периодически всплывать к поверхности воды. Логично, что сон китообразных протекает во время непрерывного плавания. Дельфины и киты в этой способности уникальны. Так как движение сопровождается выработкой тепла – мышечным термогенезом, «лунатизм» нужен еще, чтобы не замерзнуть и не утонуть. Правда, большие и толстые могут позволить себе роскошь – спать неподвижно. Так, косатки часто спят, просто зависая у поверхности воды. Это связано с их значительной массой – до 6 тонн – и высоким содержанием подкожного жира, что замедляет потери тепла. Все мелкие китообразные – азовки, дельфины Коммерсона (масса их тела меньше 100 кг) – спят только во время движения. Спят в движении и детеныши косаток – пока не подрастут и накопят запасы жира. Кроме того, жир делает животных более плавучими – поэтому взрослая косатка легче стабилизирует свое положение на поверхности воды. Сплю и вижу. Давно известно, что дельфины обладают многими необычными способностями – в том числе они могут спать с открытыми глазами, точнее, с открытым глазом. Когда спит правое полушарие мозга дельфина, закрыт его левый (противоположный) глаз, а правый – открыт, и наоборот. Это хорошо видно, если одновременно регистрировать ЭЭГ головного мозга и состояние глаз. Интересно, что открытый глаз, как правило, смотрит в сторону партнеров. Например, матери и детеныши следят друг за другом как во время бодрствования, так и во сне. Еще одна особенность сна дельфинов – отсутствие парадоксальной фазы сна, во время которой мы, люди, обычно видим сны. Сон наземных млекопитающих делится на две стадии: медленную и парадоксальную (сон с быстрыми движениями глаз – «rapid eye movement», или RЕМ). Парадоксальный сон или его признаки были зарегистрированы у всех изученных наземных млекопитающих (около 100 видов) и птиц (более 15 видов). Однако эту стадию до сих пор не удалось зарегистрировать у китообразных. Возможно, это связано с опасностями такого сна – во время парадоксальной фазы резко снижаются мышечный тонус и скорость реакции животных на внешние раздражители. Животные теряют способность поддерживать постоянную температуру – теплокровность, что в условиях океана создает для животных еще больше проблем, чем на земле. Итак, примерно 50–70 миллионов лет назад группа таких же, как мы, люди, теплокровных млекопитающих, живущих на суше, была вынуждена переселиться в воду. Эти животные, ставшие впоследствии дельфинами и китами, научились не только охотиться, но и отдыхать в океане – месте, где каждую секунду нужно быть начеку. Теперь, если сегодня перед сном вы все-таки представите себя хотя бы на минуту в открытом океане, вы поймете, как же нам с вами повезло. Ведь спокойный сон на твердой поверхности – роскошь, доступная далеко не всем. Сон необходим для каждого живого организма. Все млекопитающие проводят некоторое время в состоянии спокойствия, что позволяет организму восстановить силы. Это обусловлено природой. Люди привыкли, что сон – это состояние неподвижности и полного расслабления организма, но как отдыхают такие млекопитающие, как дельфины?
Особенности процесса дыхания у дельфинов
Для человека дыхание является обычным естественным процессом. Но, если рассматривать дельфинов, то обеспечить воздухом организм им значительно сложнее. Дельфины каждые 10 минут должны подниматься на поверхность воды для того, чтобы запастись кислородом. Именно поэтому их мозг и мышцы должны работать слажено.
Дельфины – это вторичноводные млекопитающие, то есть их развитие прошло два этапа. Сначала их предки из воды перебрались для жилья на сушу. Через некоторое время они возвратились жить в водный мир. Несмотря на то, что дельфины, по сути, ведут жизнь рыбы, но для жизни они нуждаются именно в кислороде. Это происходит следующим образом: животное поднимается к поверхности воды, после чего через специальный клапан набирает кислород, поэтому такой процесс очень сложно совместить с безмятежным сном.
Особенности сна дельфинов
Ученые разработали несколько предположений о прохождении сна у дельфинов:
1. Млекопитающие напоминают сомнамбулу. Их мышцы постоянно находятся в напряженном состоянии.
2. Они засыпают после вздоха, а просыпаются после выдоха вследствие изменений в составе воздуха, который находится в организме.
3. Дельфины вообще не спят, так как их организм не нуждается в спокойствии.
Разгадать секрет стало возможно лишь после изучения биотоков, которые проходят в мозгу данного млекопитающего. Исследования проводились в бассейнах, что расположены на черноморском побережье. Специальные электроны были введены в мозг нескольких дельфинов. Результаты ошеломили всех. Оказаться дельфины – это единственные в мире животные, способные одновременно отдыхать и находиться в состоянии бодрствования.
Разные полушария мозга млекопитающего «отключаются» по очереди. Одна из них бодрствует, отвечая в том числе и за дыхание, вторая же – отдыхает. Это длиться на протяжении полутора часов. Далее происходит смена, и полушария меняют роли. Только после отдыха начинают работать оба полушария мозга дельфина.
Дельфин – это уникальное млекопитающие, которого природа создала таким образом, чтобы он мог дышать кислородом и жить в водной стихии.
В настоящее время мир животных полностью не изучен. Ежегодно учены совершают новые открытия, которые иногда ошеломляющие.

Во сне нуждаются практически все живые организмы, особенно класс млекопитающих. А вот по поводу сна дельфинов существует несколько теорий. Суть одной из них в том, что эти морские обитатели являются животными высшего звена и не нуждаются во сне. Другая теория не исключает кратковременного сна, после которого животное выныривает из воды для вдоха. В итоге по инициативе ученых были проведены исследования и наблюдения за тем, как спят дельфины.

Поведение организма во время сна

В процессе сна любая особь впадает в расслабленное состояние. Её мыслительные процессы замедляются, тело теряет тонус и обмякает. Сомнология уверяет, что у всех животных и людей фазы и механизмы сна одинаковы. В том случае, если высший живой организм лишить возможности сна, то его психике будет нанесён вред. Впоследствии есть риски возникновения поведенческих отклонений . В критических ситуациях животное может даже погибнуть.

В большинстве случаев эта теория работает, исключением являются только дельфины. Их жизнедеятельность стала вызывать интерес у учёных и повлекла за собой массу исследований.

В процессе наблюдений за животными стало известно, что эти млекопитающие вынуждены каждые 15 минут всплывать на поверхность, чтобы сделать вдох. Также выяснилось, что чрезмерное пребывание на открытом воздухе может повредить кожные покровы животного, которые нуждаются в частом увлажнении.

Учёные отметили ещё один важный факт: у дельфинов плавники находятся в постоянном движении, мышцы непрерывно сокращаются. Это животное никогда не замирает в обездвиженном состоянии. В момент отдыха активность млекопитающего лишь снижается , но даже в этом состоянии оно не прекращает всплывать на поверхность за новым глотком воздуха и опускаться в воду для увлажнения кожного покрова.

Этот вопрос возник не случайно. Дело в том, что все высшие животные (включая птиц, млекопитающих и человека) не только обязательно спят определенную часть суток, но в какой-то момент, когда наступает наиболее глубокий сон, полностью расслабляются и теряют подвижность.

Дельфины так спать не могут: ведь они живут в море, но дышат воздухом, и если глубоко уснут, то потеряют над собой контроль и утонут, потому что не смогут подняться на поверхность, чтобы набрать воздуха для очередного вдоха.

Ученые давно заметили, что дельфины никогда не замирают в полной неподвижности, они всегда как бы немного двигаются и время от времени поднимаются на поверхность для дыхания. Так спят ли вообще дельфины? И если да, а в этом сомнений не было, то как?

Было решено провести изучение биоэлектрической активности их мозга, по которой можно вполне определенно сказать, когда дельфины спят, а когда бодрствуют.

До сих пор считалось само собой разумеющимся, что когда сон сменяется бодрствованием и наоборот, то это влечет за собой изменения во всем мозге, и в правом, и в левом его полушариях, которые отвечают за работу двух половин тела. Именно так обстоит дело и у человека, и у всех животных, сон которых изучался раньше. Но у дельфинов все оказалось иначе.

Два полушария мозга дельфина спят не одновременно, а по очереди: пока одно спит, другое бодрствует. Через некоторое время они меняются ролями: то полушарие, которое было активно, засыпает, а «выспавшееся» бодрствует. «Дежурное» полушарие, таким образом, обеспечивает управление телом дельфина, следит за тем, чтобы он вовремя поднимался на поверхность вдохнуть воздух и не захлебнулся. Так он спит. Ну, а когда просыпается, то к работе подключаются оба полушария.