I delfini non dormono mai. Informazioni interessanti: come dormono e respirano i delfini? Quello che è successo

Per gli esseri umani e altri mammiferi terrestri, il sonno include la "perdita" parziale o completa della coscienza, l'inattività dei muscoli volontari (cioè quelli controllati consciamente) e l'inattivazione dei sensi come la vista e l'olfatto. Ma i delfini e gli altri cetacei dormono diversamente, hanno scoperto gli scienziati.

Quando è il momento di riposare, il delfino spegne solo un emisfero del cervello e chiude l'occhio opposto (l'occhio sinistro sarà chiuso quando l'emisfero destro dorme, e viceversa). E l'altra metà del cervello in questo momento monitora ciò che sta accadendo nell'ambiente e controlla le funzioni respiratorie. A volte i delfini rimangono sulla superficie dell'acqua mentre dormono, a volte possono nuotare lentamente. In cattività, gli scienziati hanno anche osservato come i delfini dormono sul fondo della piscina (periodicamente salgono in superficie per prendere aria). Ci sono tre ragioni principali per cui i delfini hanno sviluppato questo tipo di sonno. In primo luogo, i delfini annegherebbero se non mantenessero attiva una parte del loro cervello, poiché controllano sempre consapevolmente la respirazione. In secondo luogo, tale sonno consente agli animali di vigilare sui possibili pericoli mentre riposano. Infine, questo tipo di sonno consente ai delfini di mantenere alcuni processi fisiologici, come il movimento muscolare, per mantenere la temperatura corporea nell'oceano freddo.

Oleg Lyamin - Candidato di scienze biologiche, ricercatore senior presso l'Istituto di problemi di ecologia ed evoluzione dell'Accademia russa delle scienze e Utrish Dolphinarium LLC. Molto probabilmente stasera, prima o poi, andrai a letto. Quando chiudi gli occhi, prima di addormentarti, immagina per un momento di galleggiare, agitando gambe e braccia, in mezzo all'oceano, lontano dalla riva. Quando ti immagini in questa posizione, l’adrenalina ti scorre nel sangue e non hai affatto voglia di dormire. Ma se nuoti a lungo nella realtà e non nella tua immaginazione, la stanchezza avrà il suo prezzo. Tutti i mammiferi, senza eccezione, hanno bisogno di dormire, compresi quelli che vivono nell'acqua: balene e delfini. I cetacei moderni possono facilmente affrontare il sonno "nel limbo", ma i loro antenati erano animali terrestri. Gli antenati delle balene - i cetacei, o Pakicetus - lasciarono la terra e andarono verso l'oceano a causa del cibo più accessibile e abbondante. Inizialmente, i pakicete cacciavano i pesci in acque poco profonde e tornavano a riva per riposarsi. Ma la competizione costrinse gli animali a nuotare sempre più lontano, nelle profondità dell'antico oceano Teti, e l'opportunità di tornare sulla terra scomparve. Ho dovuto imparare urgentemente a dormire nell'acqua. I pakiceti lo hanno imparato per milioni di anni - e questo non è affatto sorprendente, perché un animale che riposerà nell'oceano aperto deve superare una serie di ostacoli mortali.

Il sonno delle balene e dei delfini moderni è stato a lungo un mistero per gli scienziati. È stato anche suggerito che i delfini non dormano affatto o dormano in modo intermittente tra un respiro e l'altro. In realtà, tutto si è rivelato più complicato e interessante.

Compiti di maggiore complessità. Innanzitutto, addormentandosi nell'acqua, il mammifero corre il rischio di morire di freddo. Il calore generato dal corpo di un mammifero viene dissipato nell'ambiente. Poiché l'acqua conduce il calore più velocemente dell'aria, l'animale si raffredda più velocemente al suo interno. In secondo luogo, i mammiferi, a differenza dei pesci, hanno bisogno di alzarsi costantemente per respirare una nuova porzione d'aria. Pertanto, gli esseri che dormono nell’acqua devono fare uno sforzo per non sprofondare troppo in profondità, in altre parole, per non annegare. Infine, in sogno, piccoli cetacei: delfini e pinnipedi possono diventare vittime dei predatori. Dopotutto, non ci sono luoghi protetti per dormire nell'acqua (tane, nidi, altri rifugi, come negli animali terrestri) e, ancora, per respirare, è necessario galleggiare costantemente sulla superficie dell'acqua, dove sono più spesso attaccato dai predatori. Non dormire per respirare. Quindi, il sonno per gli antenati dei cetacei divenne una vera prova: addormentandosi era possibile non svegliarsi. Il sonno delle balene e dei delfini moderni è stato a lungo un mistero per gli scienziati. È stato anche suggerito che i delfini non dormano affatto o dormano in modo intermittente tra un respiro e l'altro. In realtà, tutto si è rivelato più complicato e interessante. Agli inizi degli anni ’60, il neurofisiologo americano John Lilly fornì alcuni suggerimenti sorprendenti su come dormono i delfini. Ma la ricerca su larga scala iniziò solo a metà degli anni '70 presso la stazione marittima di Utrish dell'Istituto Severtsov di ecologia e problemi di evoluzione dell'Accademia russa delle scienze. La prima è la caratteristica più famosa e insolita del sonno dei cetacei: il cosiddetto sonno uniemisferico: mentre un emisfero del cervello del delfino dorme, l'altro è sveglio. Ciò è chiaramente visibile sull'elettroencefalogramma del cervello (EEG): frequenti onde veloci di veglia in un emisfero vengono registrate sullo sfondo delle onde lente del sonno nell'altro. Gli emisferi dei delfini dormono a turno e ciascuno riposa per la stessa quantità di tempo. Oggi molte persone conoscono il sonno a metà testa: il fatto è riuscito a diventare popolare. Ma il motivo per cui un tale sogno esiste nei delfini, e non nei mammiferi terrestri, è diventato chiaro solo negli ultimi anni, in gran parte grazie alla ricerca presso la stazione di Utrish. John Lilly ha suggerito che i delfini respirano volontariamente, cioè per respirare devono essere costantemente coscienti. Si è formata l'opinione che l'emisfero sveglio durante il sonno svolga proprio questo ruolo. Ma, come si è scoperto, questo non è del tutto vero. Studi speciali hanno dimostrato che la respirazione dei delfini può essere sia arbitraria che automatica. Come le persone. Secondo il punto di vista moderno, il sonno unemisferico è piuttosto associato alla necessità di monitorare ciò che accade intorno e di muoversi costantemente. Pazzi del mare. L'immobilità è una caratteristica importante del sonno negli animali terrestri. Ma il delfino, per respirare, anche durante il sonno, ha bisogno di galleggiare periodicamente sulla superficie dell'acqua. È logico che il sonno dei cetacei proceda durante il nuoto continuo. I delfini e le balene sono unici in questa capacità. Poiché il movimento è accompagnato dalla produzione di calore - termogenesi muscolare, è necessario anche il "sonnambulismo" per non congelarsi e annegare. È vero, quelli grossi e grassi possono permettersi il lusso di dormire immobili. Quindi, le orche spesso dormono, semplicemente librandosi vicino alla superficie dell'acqua. Ciò è dovuto al loro peso significativo - fino a 6 tonnellate - e all'alto contenuto di grasso sottocutaneo, che rallenta la perdita di calore. Tutti i piccoli cetacei - gli Azov, i delfini di Commerson (il loro peso corporeo è inferiore a 100 kg) - dormono solo mentre si muovono. Anche le orche dormono in movimento finché non crescono e accumulano riserve di grasso. Inoltre, il grasso rende gli animali più galleggianti, quindi un'orca assassina adulta stabilizza più facilmente la sua posizione sulla superficie dell'acqua. Dormo e vedo.È noto da tempo che i delfini hanno molte abilità insolite, inclusa la capacità di dormire con gli occhi aperti, più precisamente, con gli occhi aperti. Quando l'emisfero destro del cervello del delfino dorme, il suo occhio sinistro (opposto) è chiuso e l'occhio destro è aperto e viceversa. Ciò si vede chiaramente se l'EEG del cervello e le condizioni degli occhi vengono registrati contemporaneamente. È interessante notare che l'occhio aperto, di regola, guarda ai partner. Ad esempio, madri e bambini si susseguono sia durante la veglia che durante il sonno. Un'altra caratteristica del sonno dei delfini è l'assenza del sonno paradossale, durante il quale noi esseri umani siamo soliti sognare. Il sonno dei mammiferi terrestri è diviso in due fasi: lento e paradossale (sonno con movimento rapido degli occhi o REM). Il sonno REM o i suoi segni sono stati registrati in tutti i mammiferi terrestri studiati (circa 100 specie) e negli uccelli (più di 15 specie). Tuttavia, questa fase non è stata ancora registrata nei cetacei. Forse ciò è dovuto ai pericoli di tale sonno: durante la fase paradossale, il tono muscolare e la velocità di reazione degli animali agli stimoli esterni diminuiscono drasticamente. Gli animali perdono la capacità di mantenere una temperatura costante - sangue caldo, che crea ancora più problemi agli animali nell'oceano che sulla terra. Quindi, circa 50-70 milioni di anni fa, un gruppo di mammiferi a sangue caldo come noi, persone che vivevano sulla terra, furono costretti a spostarsi in acqua. Questi animali, che in seguito divennero delfini e balene, impararono non solo a cacciare, ma anche a riposare nell'oceano, un luogo dove bisogna stare all'erta ogni secondo. Ora, se oggi prima di andare a letto ti immagini ancora almeno per un minuto in mare aperto, capirai quanto siamo fortunati io e te. Dopotutto, dormire ristoratore su una superficie dura è un lusso che non tutti possono permettersi.

Quanto è bello svegliarsi la mattina, fare esercizi, lavarsi i denti e andare a scuola. Se gli scienziati ci catturano improvvisamente e ci mettono un cappello speciale, registreranno sicuramente l'attività elettrica del nostro cervello. Le cellule che compongono il nostro cervello generano continuamente segnali elettrici: vibrazioni. Durante il giorno, queste fluttuazioni saranno piccole e frequenti: più spesso, più ci comporteremo allegri e attivi. Ma uno scienziato vedrà un quadro completamente diverso se si avvicina di soppiatto a noi di notte. Nell'immagine dell'attività cerebrale appariranno fluttuazioni molto grandi, ma rare. Questa è la cosiddetta fase del sonno profondo: il momento in cui siamo immobili, il nostro corpo è rilassato e i nostri occhi sono chiusi. Dopo aver catturato un numero sufficiente di ragazzi e ragazze, nonché di zii e zie, gli scienziati si sono resi conto che dormono in un modo o nell'altro. Tutto Persone.

Ma gli scienziati non si sono fermati su questo. Cominciarono a catturare gatti, cani, maiali, ricci, galli e a misurare l'attività elettrica del loro cervello. Si è scoperto che il cervello degli animali a sangue freddo - lucertole, rane, salamandre - non sa come dormire nel vero sonno profondo. Ma tutti gli animali a sangue caldo hanno questo sogno: gli uccelli, i mammiferi e tu ed io. Gli scienziati suggeriscono che durante un sogno del genere, il cervello è disconnesso dal mondo esterno e “assimila” le informazioni ricevute durante il giorno. E il corpo durante il sonno ripristina le forze perdute affinché al mattino possiamo svegliarci e accogliere con gioia un nuovo giorno.

Ma anche questo non bastava agli scienziati. Infatti, oltre ai comuni mammiferi terrestri, come cani e gatti, esistono anche mammiferi marini del tutto stravaganti. Questi sono delfini, balene, leoni marini, lamantini, foche, foche dalle orecchie. Esternamente, molti di loro sono molto simili ai pesci. Ma non sono affatto pesci. Sono anche mammiferi a sangue caldo.

Tuttavia, mettere un berretto con elettrodi su una balena, e ancor di più convincerla a diffamarla per un po', è un compito difficile. Dopotutto, le balene non sono i compagni più accomodanti. Scienziati di tutto il mondo li hanno letteralmente inseguiti, perché sognavano di scoprire: come dormono?

A ciò sono riusciti i ricercatori nazionali guidati dal Dr. O. I. Lyamin. Hanno registrato l'attività elettrica del cervello di balene e delfini 24 ore su 24 e sono arrivati ​​​​a una scoperta inaspettata. Allo stesso tempo, un emisfero delle balene "dorme", l'altro lavora. Quindi gli emisferi cambiano: quello attivo si addormenta e quello dormiente si sveglia. Il professor Lyamin e i suoi colleghi hanno chiamato questa scoperta “sonno unemisferico”. Pertanto, i mammiferi marini possono muoversi continuamente.

Ma perché è necessario questo astuto sonno unemisferico? Il fatto è che i delfini hanno bisogno di respirare esattamente come noi. Non hanno branchie come i pesci. Devono risalire in superficie ogni pochi minuti per respirare. Naturalmente ci si potrebbe sonnecchiare sulla superficie dell'acqua per un'ora o due. Le grandi balene fanno proprio questo. Ma è pericoloso uscire per i piccoli cetacei, perché nell'acqua tutto è visibile, possono essere trovati e mangiati. È qui che il sonno unemisferico aiuta i delfini. Mentre una metà del cervello dorme, l’altra metà lavora sodo. E poi cambiano. Questo è il complicato modo in cui i mammiferi marini respirano e nuotano continuamente e non si stancano mai.

L'artista Artyom Kostyukevich

È interessante notare che i nostri scienziati sovietici sono riusciti a stabilire come dorme il delfino. Hanno fatto ricerche in questo settore. Le biocorrenti del cervello sono state registrate negli animali. Per fare ciò, sono stati tenuti in una piscina, sono stati impiantati degli elettrodi nel cervello e la registrazione è stata effettuata utilizzando le onde radio. Fu allora che si scoprì che i delfini non dormono mai completamente, ogni emisfero del cervello dorme a turno. Ci vogliono 6 o 7 ore per dormire. Ciò accade perché i delfini, a differenza dei pesci, non hanno le branchie, quindi sono costretti a salire sulla superficie dell'acqua ogni 5-7 minuti per inalare aria.

I delfini non dormono mai completamente, per così dire, dormono alternativamente nell'emisfero sinistro o destro del cervello, inoltre, durante il sonno, aprono periodicamente gli occhi. I delfini dormono 6-7 ore al giorno. Una metà del cervello controlla sempre la posizione nell'acqua, altrimenti il ​​delfino semplicemente annegherebbe e i piccoli delfini non dormono affatto. Dormono a profondità basse e affondano lentamente, di tanto in tanto devono colpire la coda per risalire in superficie e respirare aria.

I delfini dormono a basse profondità (circa mezzo metro dalla superficie) nei corpi idrici in cui vivono.

Sonnecchiano chiudendo e poi aprendo gli occhi. Sempre in allerta.

Due diversi emisferi del cervello (sinistro e destro) non dormono contemporaneamente. Mentre una metà riposa, l'altra metà è responsabile dell'orientamento ed è sveglia. In questo stato, a volte i delfini cacciano persino.

La durata del sonno dei delfini è di 6-7 ore al giorno.

I delfini appena nati non dormono affatto per il primo mese.

I delfini fanno un sogno molto insolito. Sono mammiferi e respirano con i polmoni invece che con le branchie. Pertanto, per non annegare, il delfino deve risalire in superficie a brevi intervalli per prendere una nuova porzione d'aria. Pertanto, anche durante il sonno, che dura 6-7 ore, questi animali sono mezzi svegli. Le due metà del cervello lavorano alternativamente: mentre la sinistra è attiva, la destra è dormiente e viceversa.

I delfini dormono nell'acqua. Hanno bisogno di respirare aria, quindi non dormono profondamente e con un occhio aperto, così come con un emisfero cerebrale funzionante. Quando uno dorme, l'altro non dorme e controlla cosa sta succedendo. In generale direi che per i delfini è difficile dormire.

I delfini sono mammiferi unici non solo nel loro sviluppo mentale e nell'atteggiamento amichevole verso gli esseri umani, ma anche nel loro modo di dormire. È chiaro che sarebbe molto pericoloso per un delfino addormentarsi completamente: è facile immergersi completamente nell'acqua e semplicemente annegare, il che sarebbe offensivo per una creatura che trascorre tutta la sua vita nell'acqua. Pertanto, i delfini dormono a turno con diversi emisferi del cervello. Allo stesso tempo, poiché nei delfini, così come negli esseri umani, l'emisfero destro è responsabile della metà sinistra del corpo e viceversa, quando l'emisfero destro dorme, l'occhio destro è sveglio. La maggior parte dei cetacei dorme allo stesso modo, ad eccezione del capodoglio, ma questo è generalmente un grande originale: dorme per periodi di tempo molto brevi, stando in piedi e sporgendo la testa fuori dall'acqua.

Come sapete, i delfini dormono, solo il loro sonno è speciale, perché nella fase del sonno profondo subentra il completo rilassamento e se i delfini si addormentano profondamente, possono annegare. Pertanto, nei delfini, gli emisferi cerebrali non riposano contemporaneamente, ma a turno. Dorme un emisfero, poi l'altro. Quello che non dorme controlla il controllo del corpo e si assicura che il delfino salga in superficie in tempo per respirare aria.

I delfini sono l'unico animale che non dorme completamente. Vivono nel mare, ma respirano aria, quindi, se si addormentano profondamente, potrebbero perdere il controllo di se stessi e non saranno in grado di nuotare in superficie per un'altra boccata d'aria. Un delfino mezzo addormentato potrebbe benissimo cacciare. Nei delfini, i due emisferi del cervello dormono a turno, e il delfino non si blocca mai nella completa immobilità, ma emerge costantemente per prendere aria.

I delfini dormono con un solo occhio chiuso e guardano con l'altro. Possiamo dire che sono mezzi addormentati. Ciò è dovuto al controllo del processo respiratorio, alla necessità di salire sulla superficie dell'acqua per prendere una boccata d'aria. Pertanto, in un sogno del genere, si trovano in acque poco profonde o a una profondità ridotta dalla superficie.

Quando un delfino dorme, resta a galla a mezza misura dalla superficie dell'acqua, è come chi dorme e respira con il naso, allo stesso modo quando arriva il momento sbatte l'acqua con la coda, un paio di movimenti su La macchina risale in superficie e inspira aria, per poi sprofondare sempre più lentamente nell'acqua, di questo è responsabile circa la metà del cervello, mentre l'altra parte dorme.

"Le balene (e i delfini appartengono al sottordine delle balene dentate) dormono sulla superficie dell'acqua", è tutto ciò a cui uno degli autori di un libro sui delfini potrebbe rispondere a questa domanda. Ben detto, ma troppo breve.

Come tutti i mammiferi, i delfini respirano con i polmoni. La loro unica narice, il cosiddetto sfiatatoio, si trova sulla parte rialzata della corona. Pertanto, anche in sogno, l'animale deve mantenere costantemente una certa posizione nell'acqua. Ma, come si crede comunemente, il sonno profondo differisce dalla veglia in quanto in questo momento i muscoli di qualsiasi animale si rilassano e può assumere varie pose. I delfini non possono permetterselo. Questo significa che non dormono affatto?

Più l’ipotesi è originale, più prove convincenti richiede. Ma Lillu non li aveva. Allo stesso tempo, la sua congettura non può essere considerata puramente speculativa. Lo scienziato americano vi fu spinto da alcuni fatti, e soprattutto dall'insolita dipendenza della respirazione dei delfini dallo stato del loro sistema nervoso, scoperta casualmente.

Molto tempo fa, quando Lilly aveva appena iniziato a lavorare con i delfini, diversi fisiologi esperti del laboratorio di Marineland iniziarono a mappare per la prima volta la corteccia cerebrale del delfino. Per fare ciò, secondo il metodo accettato, gli animali dovevano prima essere privati ​​della possibilità di muoversi. "Il delfino fu tirato fuori dall'acqua e messo in un bicchiere", dice John Lilly nel suo libro. “Il dottor Woolsey gli ha iniettato la dose calcolata del narcotico Nembutal. Questa dose - trenta milligrammi per chilogrammo di peso corporeo - era solo leggermente inferiore a quella abitualmente utilizzata per i primati, tanto che l'animale dovette cadere in un sonno profondo... La mezz'ora successiva fu estremamente dolorosa per tutti noi. Il respiro del delfino diminuì sempre di più e, alla fine, il suo cuore si fermò.

Le ipotesi su una dose troppo grande o su un effetto specifico del Nembutal non si sono concretizzate. Esperimenti successivi hanno dimostrato che le quantità più piccole di qualsiasi farmaco portavano inevitabilmente alla morte degli animali, la cui causa era l'arresto respiratorio. “È stata una scoperta scoraggiante e inaspettata”, ammette Lilly.

Scimmie, cani, gatti, come altri mammiferi, continuano a respirare normalmente nel sonno narcotico. Per qualche ragione, i delfini sono usciti da questa serie. È nato il pensiero che i delfini non respirano di riflesso, ma controllano consapevolmente la respirazione. Solo questo potrebbe spiegare perché anche un leggero impatto sul sistema nervoso ha causato conseguenze irreparabili.

Per il biologo L.M. Mukhametov, specializzato nello studio della fisiologia del sonno, i delfini sono di particolare interesse. E prima di tutto, l'incomprensibile connessione tra sonno e respirazione sopra descritta.

Una delle tecniche principali per studiare l'attività nervosa superiore è l'introduzione di elettrodi in varie strutture del cervello vivente. È vero, per poter utilizzare la tecnica tradizionale sui delfini, era necessario dar prova di un notevole ingegno: l'animale doveva essere collegato ai dispositivi senza limitare, o almeno non limitare troppo, la sua libertà. Ho dovuto trovare non solo modi per impiantare in modo affidabile gli elettrodi nel cervello dell'animale, ma anche utilizzare uno speciale cavo antivibrante che li colleghi al registratore e non interferisca con i movimenti dei delfini.

Per tutta la durata degli esperimenti, i delfini vengono trasferiti in una piccola piscina. Direttamente dalla testa dell'animale sporgono i fili che salgono. Un siluro vivente grigio volteggia nell'acqua, guardando di tanto in tanto il visitatore con uno sguardo grande e intelligente. La tecnica sviluppata ha dato agli scienziati l'opportunità di osservare continuamente e per lungo tempo un'immagine oggettiva dell'attività del cervello del delfino, in qualunque stato si trovi, sia esso sonno o veglia.

E ora hanno tra le mani fatti inconfutabili. Si è scoperto che i delfini, come altri mammiferi, dormono per un periodo piuttosto lungo e continuo. E i delfini respirano nel sonno. Eppure non tutti, come i mammiferi terrestri. Innanzitutto continuano a nuotare nel sonno. E non passivamente, come una botte vuota ondeggia nel mare, ma in costante movimento lungo la superficie della piscina.

Dormire in movimento o muoversi nel sonno? Ma non è così che si comportano i pazzi? Una persona addormentata con gli occhi chiusi non solo sta in piedi, cammina, ma a volte compie miracoli di equilibrio. È vero, il sonnambulismo è una chiara violazione della psiche, e qui ci sono animali abbastanza sani. C'era di che stupirsi! La ricerca è continuata, e qui la sorpresa più grande attendeva gli scienziati: le metà destra e sinistra del cervello dei delfini addormentati erano chiaramente in stati diversi. Era difficile da credere, nessuno aveva mai visto niente di simile! A giudicare dalle curve dei biopotenziali, quando un emisfero dormiva, l'altro era sveglio o si trovava in uno stato che ricorda molto la veglia. Inoltre, gli emisferi erano alternativamente nello stato attivo e inibito, cambiando regolarmente ruolo ogni poche decine di minuti.

Perché il delfino aveva bisogno di acquisire un'abilità così insolita? Se l'attività di uno degli emisferi significa davvero veglia, allora forse svolge alcune funzioni di guardia in questo momento? È vero, i delfini non hanno così tanti nemici veramente pericolosi, ma non bisogna dimenticare l'inganno dell'elemento acqua circostante.

Costantemente, anche in sogno, rimanere vigili è una qualità inestimabile per una bestia selvaggia. Perché il delfino non dovrebbe avere questa proprietà oltre alle sue altre magnifiche capacità? Non è ancora necessario scartare del tutto questa possibilità. Inoltre, anche alcune altre osservazioni parlano a suo favore. Si è notato, ad esempio, che i delfini addormentati hanno un occhio aperto. Questo "occhio addormentato" non è collegato all'emisfero di veglia?

E inoltre. È possibile che la veglia alternata di uno degli emisferi sia necessaria affinché il delfino organizzi una catena complessa di movimenti respiratori ben coordinati. In questo caso, la morte degli animali in laboratorio diventa abbastanza comprensibile: la sostanza narcotica iniettata interrompe contemporaneamente la normale attività delle due metà del cervello e quindi interrompe la respirazione.