Для человека и других наземных млекопитающих сон включает в себя частичную или полную «потерю» сознания, бездействие произвольных мышц (то есть тех, которые сознательно контролируются) и инактивацию чувств, таких как зрение и обоняние. Но у дельфинов и других китообразных сон устроен иначе, выяснили ученые.
Когда приходит время отдыха, дельфин отключает только одно полушарие мозга и закрывает при этом противоположный глаз (левый глаз будет закрыт, когда правая половина мозга спит, и наоборот). А другая половина мозга в это время следит, что происходит в окружающей среде, и контролирует дыхательные функции. Иногда дельфины остаются на поверхности воды во время сна, иногда они могут медленно плыть. В неволе ученые также наблюдали, как дельфины спят на дне бассейна (периодически они поднимаются на поверхность за воздухом). Есть три основные причины, почему дельфины развили такой тип сна. Во-первых, дельфины утонули бы, если бы они не сохранили часть мозга активной, так как дыхание они всегда контролируют сознательно. Во-вторых, такой сон позволяет животным следить за возможными опасностями, в то время как они отдыхают. И наконец, этот тип сна позволяет дельфинам поддерживать определенные физиологические процессы, такие как мышечные движения, чтобы сохранять температуру тела в холодном океане.
Как хорошо утром проснуться, сделать зарядку, почистить зубы и пойти в школу. Если нас при этом вдруг поймают учёные и наденут на нас специальную шапочку, то они обязательно зарегистрируют электрическую активность нашего мозга. Клетки, из которых состоит наш мозг, всё время порождают электрические сигналы - колебания. Днём эти колебания будут маленькими и частыми - тем чаще, чем веселее и деятельнее мы себя ведём. Но совсем другую картину увидит учёный, если тихо подкрадётся к нам ночью. На картине активности мозга появятся очень большие, но редкие колебания. Это так называемая фаза глубокого сна: время, когда мы неподвижны, тело наше расслаблено, а глаза закрыты. Поймав достаточное количество мальчиков и девочек, а также дяденек и тётенек, учёные поняли, что спят так или иначе все люди.
Но на этом учёные не успокоились. Они стали ловить кошек, собак, поросят, ёжиков, петухов и измерять электрическую активность мозга у них. Оказалось, что мозг холоднокровных животных - ящериц, лягушек, саламандр - не умеет спать настоящим глубоким сном. Зато этот сон есть у всех теплокровных - у птиц, млекопитающих и у нас с вами. Учёные предполагают, что во время такого сна мозг отключается от внешнего мира и «усваивает» информацию, которую получил за день. А организм во время сна восстанавливает утраченные силы, чтобы утром мы смогли проснуться и с радостью встретить новый день.
Но и этого учёным было мало. Ведь кроме обыкновенных наземных млекопитающих, таких как кошки и собаки, бывают ещё совершенно диковинные морские млекопитающие. Это дельфины, киты, морские львы, ламантины, морские котики, ушастые тюлени. Внешне многие из них очень похожи на рыб. Но они совсем не рыбы. Они теплокровные, более того - млекопитающие.
Однако нацепить на кита шапочку с электродами, а тем более уговорить его некоторое время её поносить - это трудная задача. Ведь киты - не самые сговорчивые товарищи. Учёные со всего мира буквально гонялись за ними, потому что мечтали узнать: а как же они спят?
Это удалось отечественным исследователям во главе с доктором О. И. Ляминым. Они круглосуточно записывали электрическую активность мозга китов и дельфинов и пришли к неожиданному открытию. В одно и то же время одно полушарие у китов «спит», другое работает. Потом полушария меняются: активное засыпает, а спящее - просыпается. Это открытие профессор Лямин и его коллеги назвали «однополушарный сон». Таким образом, морские млекопитающие могут всё время двигаться.
Но зачем он нужен, этот хитрый однополушарный сон? Дело в том, что дельфинам надо дышать точно так же, как и нам. У них нет жабр, как у рыб. Им приходится каждые несколько минут всплывать к поверхности, чтобы вдохнуть. Конечно, можно было бы дремать у поверхности воды часик-другой. Крупные киты так и делают. А вот мелким китообразным зависать опасно, ведь в воде всё видно, их могут найти и съесть. Тут-то и выручает дельфинов однополушарный сон. Пока одна половина мозга спит - вторая напряженно работает. А потом они меняются. Вот каким хитрым образом морские млекопитающие всё время дышат и плавают и никогда не устают.
Художник Артём Костюкевич
Любое живое существо нуждается в отдыхе для восстановления сил организма. Так задумано самой природой. Сон необходим всем - птицам, млекопитающим, любым животным высшего порядка, к которым относимся и мы - люди. Мы с вами привыкли ассоциировать сон с состоянием полного расслабления и неподвижности. Именно так спят практически все представители высокоорганизованной сауны.
Для львов характерно спать на спине большую часть суток. Слонам в Африке свойственно дремать стоя на протяжении двух-трех часов. Длинноногие жирафы для отдыха сворачиваются калачиком.
Но как спит дельфин? Ведь никто и никогда не видел его неподвижным. Эти удивительные животные всегда перемещаются в водном пространстве с необычайной легкостью и грацией. Создается впечатление, что они бодрствуют круглосуточно, и сонное состояние им не свойственно в принципе.
Но данное предположение неверно, что наконец-то доказано современными научными исследованиями.
Как устроено дыхание у дельфинов?
Мы, люди, над своим дыханием вряд ли когда-либо задумываемся - для нас этот процесс является естественным. Но у дельфинов все немного сложнее. Через каждые 5 или 10 минут любой из дельфинов нуждается во всплытии на поверхность для пополнения кислородного запаса, что предполагает слаженность работы мышц и головного мозга.
Все давно знают что дельфин - не рыба, а самое настоящее млекопитающее. Причем они считаются вторичноводными млекопитающими. То есть предки их первоначально существовали в водной стихии, но с течением времени освоили сушу и смогли дышать при помощи легких. Причины, по которым подобные животные возвращаются в водную стихию, ученым неизвестны.
Такие млекопитающие, не в пример рыбам, не имеют органов или приспособлений, позволяющих дышать под водой. То есть жабрами они не обладают. Чтобы запастись воздухом для дыхания, дельфину необходимо всплыть на поверхность.
Органы дыхания дельфинов
Следовательно, ведя жизнь морского обитателя, дельфин продолжает дышать легкими. У него имеется специальный клапан, который дельфин открывает, приближаясь к водной поверхности. Совершив выдох и вдох, животное закрывает клапан и уносит свежую порцию кислорода под воду. Данный процесс достаточно сложен для организма и практически невозможен в сонном состоянии.
Впрочем, полученной порции воздуха хватает, как было сказано выше, на целых пять-десять минут. Многие годы биологов занимал вполне очевидный вопрос - как спит дельфин в таком режиме, ведь промежутки времени через которые это млекопитающее должно всплывать, чтобы получить порцию атмосферного кислорода, достаточно коротки.
Вопросы, вопросы...
Было выдвинуто множество версий. Самая экстремальная из них утверждала, что дельфины и вовсе не нуждаются во сне, то есть никогда не пребывают в данном состоянии. По другой теории, им присущ кратковременный отдых между всплытиями на поверхность.
А спят ли дельфины вообще? Долгое время этих животных считали сомнамбулами, отдыхающими в состоянии напряжения мышц и с открытыми глазами. Полагали также, что им свойственны периоды сна в короткие промежутки между вдохом и выдохом, а пробуждаются они от химических изменений состава припасенной порции кислорода.
Часть ученых приписывали дельфинам автоматизм действий, словно лунатикам. Чтобы определить истинное положение дел, были организованы исследования, в которых предполагалась регистрация биотоков дельфиньего мозга.
Как спит дельфин - слово науке
Процедура эта весьма непростая. Животных потребовалось поместить в бассейн, в мозг им вживляли электроды. Запись подаваемых сигналов осуществлялась при помощи радиоволн, что давало возможность дельфинам вести привычный образ жизни.
Работа велась на черноморской биостанции исследователями из Академии Наук. Чтобы узнать, наконец, как спят дельфины, советские ученые А. Я. Супин и Л. М. Мухаметов, представители ИЭМЭЖ (Института эволюционной морфологии и экологии животных) организовали наблюдение за млекопитающими, которое осуществлялось как в вольерах, так и в открытом бассейне.
Для вживления в мозг электродов выбрали несколько экземпляров афалин и азовок. Животным дали возможность привычно резвиться, во время чего с помощью радиосигнала велась запись электроэнцефалограммы мозга. Полученный рисунок давал возможность проследить за активностью каждого из его полушарий.
Что же получилось?
Итогами исследования ученые были просто-напросто шокированы. Выяснилось, что полное погружение в сон дельфинам не свойственно. То есть мозг их остается активным непрерывно. Открытием стало то, что его полушария в буквальном смысле спят по очереди. Каждое из них получает порцию полноценного нормального сна в течение примерно 6 часов на протяжении суток. С интервалом в час или полтора происходит замена, когда в сон погружается противоположное полушарие.
Интереснее всего то, что во время такого сна дельфин может вести себя, как ни в чём ни бывало - плавать, охотиться и так далее. Так что определить невооруженным глазом, спит в настоящий момент данная особь или нет, сторонним наблюдателям вряд ли представляется возможным.
Как спит дельфин - глаза открыты или нет?
Почти все, и люди, и животные, во сне глаза закрывают. А как обстоит дело с дельфинами? В полном соответствии с поочередными бодрствованиями каждого из полушарий! То есть, один глаз у спящего дельфина всегда закрыт.
Почему дельфины спят с одним открытым глазом? Ещё до исследования многие обращали внимание на то, что один глаз у дельфинов часто бывает закрыт, но связать это со сном никто прежде не догадывался. Таким образом, в результате исследования родилась самая настоящая научная сенсация.
Оказывается, природой дельфинам была подарена поистине волшебная возможность одновременного отдыха и бодрствования. То есть полного и глубокого сна, как у других млекопитающих - с отключением обоих полушарий мозга - у дельфинов никогда не происходит.
Как это выглядит
Теперь мы с вами понимаем, как спит дельфин. Каждое из полушарий поочередно несет свою вахту. Затем они меняются местами. Активное полушарие погружается в сон, противоположное начинает бодрствовать. Когда же стадия сна у дельфина проходит, оба полушария включается в работу.
Данный эволюционный механизм предусмотрен природой с целью выживания вида. Постоянно бодрствующее одно из полушарий решает вопрос доставки к мозгу кислорода и предупреждает опасность захлебнуться.
Ученые небезосновательно утверждают, что дельфины - одни из умнейших животных планеты. На контакт с человеком легко идут не только особи, выращенные в бассейнах дельфинариев, но и те, которые всю жизнь живут в дикой природе. Словно чувствуя какое-то родство, эти умные млекопитающие не раз спасали тонущих, да и сами нередко обращались за помощью к человеку, чувствуя опасность.
В мире существует немало организаций, изучающих привычки, нравы и физиологию этих забавных существ. Но дельфины не спешат открывать перед человеком все свои секреты. Мы до сих пор много о них не знаем наверняка. Даже простой вопрос о том, как дельфины спят, долгое время вызывал множество противоречивых споров. Сегодня наука ответила не него. Но кто знает? Возможно, нам предстоят новые открытия о сне дельфинов?
Люди моря
Неслучайно дельфинов называют морским народом. Они похожи на людей намного больше, чем может показаться на первый взгляд. Дельфины, как и мы, обзаводятся друзьями и приятелями, выбирают супругов, заботятся о малышах, поддерживают связь с родней. Ученые доказали, что эти умные млекопитающие - одни из немногих животных, которые могут что-то делать не только ради практической пользы, но и просто ради удовольствия. Наверное, поэтому многие дельфины обожают выступать перед публикой.
Но все же различия очевидны. Дышащие воздухом дельфины живут в воде. Именно этот факт позволяет ответить на вопрос о том, почему дельфины спят не так, как мы. Ведь и отдыхать им приходится в родной стихии, не станут же они выбираться на сушу. А подводный мир, как известно, полон опасностей.
Мифы о сне дельфинов
Еще совсем недавно многие ученые были склонны думать, что дельфины не спят вообще. Сегодня нередко можно услышать версии о том, как дельфины спят наполовину. Вызывает множество противоречий и сон новорожденных малышей.
Справедливости ради, стоит признать, что все эти мифы так или иначе соответствуют действительности. А возникают они из-за того, что сон дельфина очень отличается от сна других млекопитающих.
Подводные угрозы
Предки всех ныне существующих наземных животных однажды покинули океан и в процессе эволюции обзавелись соответствующей дыхательной системой. А вот предки всех китообразных, и дельфинов в том числе, совершили этот переход дважды, вернувшись в водную среду еще в незапамятные времена. Но лёгкие у них остались. Поэтому дельфины получают кислород из воздуха, как и мы, а не из воды, как рыбы.
Отвечая на вопрос о том, как дельфины спят, следует помнить об угрозе утопления, которое наступит неминуемо, если животное полностью потеряет контроль над ситуацией. Дельфин может задерживать дыхание надолго, но не настолько, чтобы «отключиться» на несколько часов.
Кроме того, подводный мир полон и других опасностей. Морские хищники не прочь полакомиться свежим мясом.
Работа полушарий
Именно поэтому природа разработала хитрый механизм. Дельфин засыпает сном «наполовину», в процессе которого у него отключается лишь часть мозга, поочередно. Одно полушарие бодрствует, когда отдыхает второе. Поэтому можно сказать, что дельфины спят с одним открытым глазом, оценивая обстановку вокруг и не забывая выныривать за порцией кислорода.
Дельфины предпочитают засыпать не в открытом океане, а на отмели. Это дает им возможность обезопасить себя и от встреч с акулами, и от чрезмерного погружения.
Пытаясь описать это состояние, ученые описывают момент засыпания. Мозг человека переходит в фазу сна постепенно. Пожалуй, каждый замечал, как перед сном еще не угасло восприятие реальности, но в голове уже начали всплывать чудные образы, явные предвестники сновидений. В такой момент человек способен быстро проснуться от любого шороха, если он покажется опасным. Но в то же время на этой фазе может совершенно не мешать любой неопасный шум (например, разговоры или работающий телевизор). Примерно такие ощущения испытывает спящий дельфин.
О чем дельфиньи сны?
Когда-то считалось, что способностью видеть сновидения наделен только человек разумный. Но чтобы опровергнуть это убеждение, достаточно понаблюдать за спящей собакой или кошкой. Зверь может проявлять тревожность, совершать движения, постанывать. Это явно говорит о том, что во время сна происходит какая-то мозговая активность. Она обусловлена не чем иным, как сновидением.
Конечно, для зоологов и специалистов в области сна этих наблюдений не достаточно. Поэтому теория о том, что и животным снятся сны, основана на научных экспериментах, исследованиях, фактах. Китообразные - не исключение. Сны видит и спящий дельфин.
Фото этих удивительных животных, блаженствующих во сне, иногда красноречиво подтверждают, что дельфины испытывают эмоции. Правда, сновидения их не настолько яркие и сюжетные, как у тех, чий мозг уходит в спящий режим целиком. Ведь одно полушарие дельфина, как мы уже знаем, всегда начеку.
Недремлющие младенцы
Удивительно, но частичное подтверждение имеет и миф о полном отсутствии сна. Ученые Калифорнийского университета доказали, что способность уснуть появляется примерно через месяц после рождения. Новорожденный дельфин не спит вообще.
Этот факт заставляет задуматься и еще об одном моменте. Как известно, дельфины - чуткие и заботливые родители, которые заботятся о малышах. Невозможно представить постоянно бодрствующего малыша рядом со спящей матерью. Долгое время после родов не спит и самка дельфина. Сегодня ученые пытаются досконально изучить, как дельфины спят. В вопросе о дельфинихах, недавно родивших детенышей, они склоняются к мнению о том, что не спать им помогает определенный гормональный фон, связанный непосредственно с родами и вскармливанием.
Как отдыхают другие китообразные
В своем необычном способе отдыха дельфины не одиноки. Абсолютно аналогично происходит процесс и у всех их близких родственников. Кашалоты принимают вертикальное положение, при котором голова находится поближе к поверхности. Гренландские и синие киты дрейфуют, как и дельфины, стараясь держаться поближе к отмелям.
Все представители семейства спят «наполовину», поочередно отключая полушария.
Если вас интересует, как спят дельфины, фото поможет частично утолить жажду новых знаний. Но еще более информативным может стать посещение дельфинария или океанариума, где вы сможете посмотреть на спящих животных.
«Киты (а дельфины относятся к подотряду зубатых китов) спят на поверхности воды», — вот все, что смог ответить на этот вопрос один из авторов книги о дельфинах. Сказано точно, но слишком кратко.
Подобно всем млекопитающим, дельфины дышат легкими. Единственная их ноздря – так называемое дыхало – расположена на приподнятой части темени. Поэтому даже во сне животное должно постоянно сохранять в воде определенное положение. Но, как принято считать, глубокий сон тем и отличается от бодрствования, что в это время у любого животного расслабляются мышцы и оно может принимать различные позы. Дельфины себе этого позволить не могут. Значит ли это, что они вообще не спят по-настоящему?
Чем оригинальней гипотеза, тем более убедительных доказательств она требует. А вот их-то у Лиллу и не было. В то же время его догадку нельзя было считать и чисто умозрительной. К ней американского ученого толкали некоторые факты и прежде всего случайно открывшаяся необычная зависимость дыхания дельфинов от состояния их нервной системы.
Давно, когда Лилли еще только начинал работать с дельфинами, несколько опытных физиологов в лаборатории Маринлэнда впервые собирались составить карту коры головного мозга дельфинов. Для этого, по принятой методике, животных нужно было прежде всего лишить возможности двигаться. «Дельфина вынули из воды и поместили в стакан, — рассказывает в своей книге Джон Лилли. – Д-р Вулси ввел ему рассчитанную дозу наркотического препарата – нембутала. Эта доза – тридцать миллиграммов на килограмм веса – была лишь чуть меньшей той, какая обычно применяется для приматов, так что животное должно было погрузиться в глубокий сон… Последующие полчаса оказались для всех нас чрезвычайно мучительными. Дыхание дельфина становилось все реже и реже, и, наконец, сердце его остановилось».
Предположения о слишком большой дозе или специфическом действии именно нембутала не оправдались. Последующие эксперименты показали, что самые незначительные количества любых наркотиков неизбежно приводили животных к гибели, причиной которой была остановка дыхания. «Это было обескураживающее, неожиданное открытие», — признается Лилли.
Обезьяны, собаки, кошки, как и другие млекопитающие, в наркотическом сне продолжают нормально дышать. Дельфины почему-то выпадали из этого ряда. Напрашивалась мысль о том, что дельфины дышат не рефлекторно, а управляют дыханием сознательно. Лишь это могло объяснить, почему даже легкое воздействие на нервную систему вызывало непоправимые последствия.
Для биолога Л.М. Мухаметова, специализировавшегося на изучении физиологии сна, дельфины представляют особый интерес. И в первую очередь описанной выше непонятной связью между сном и дыханием.
Один из основных приемов исследования высшей нервной деятельности – введение электродов в различные структуры живого мозга. Правда, для того, чтобы использовать традиционную методику на дельфинах, пришлось проявить немалую изобретательность: животное нужно было подключить к приборам, не ограничивая, или хотя бы не слишком ограничивая его свободу. Пришлось придумать не только способы надежного вживления электродов в мозг животного, но и использовать специальный антивибрационный кабель, соединяющий их с регистратором и не мешающий передвижениям дельфинов.
На время опытов дельфинов переводят в маленький бассейн. Прямо из головы животного торчат уходящие вверх провода. Серая живая торпеда кружит в воде, изредка взглядывая на посетителя большим умным взглядом. Разработанная методика дала ученым дала ученым возможность непрерывно и длительно наблюдать объективную картину деятельности мозга дельфина, в каком бы состоянии – будь то сон или бодрствование – он ни находился.
И вот теперь в их руках неопровержимые факты. Оказалось, что дельфины, как и другие млекопитающие, спят и достаточно продолжительно и непрерывно. И дышат дельфины во сне. И тем не менее не все у них, как у наземных млекопитающих. Прежде всего они продолжают во сне плавать. Причем не пассивно, как покачивается в море пустой бочонок, а постоянно перемещаясь по поверхности бассейна.
Сон в движении или движение во сне? Хотя разве не так ведут себя лунатики? Спящий человек с закрытыми глазами не только стоит, ходит, но и совершает подчас чудеса баланса. Правда, лунатизм – явное нарушение психики, а здесь вполне здоровые животные. Было чему удивляться! Исследования продолжались, и тут ученых по подстерегала самая большая неожиданность: правая и левая половины мозга спящих дельфинов находились явно в различных состояниях. Этому трудно было поверить, никто еще никогда не наблюдал ничего подобного! Судя по кривым биопотенциалов, когда одно полушарие спало, другое бодрствовало или было в состоянии, весьма напоминающем бодрствование. Причем в активном и заторможенном состоянии полушария находились поочередно, регулярно меняясь ролями через каждые несколько десятков минут.
Для чего же дельфину понадобилось обзавестись столь необычной способностью? Если активность одного из полушарий действительно означает бодрствование, то, может быть оно выполняет в это время какие-то сторожевые функции? Правда, по настоящему опасных врагов у дельфинов не так уж много, но не следует забывать и о коварстве окружающей его водной стихии.
Постоянно, даже во сне, сохранять бдительность – качество для дикого зверя неоценимое. Почему бы дельфину в дополнение к другим своим великолепным способностям не обладать еще и этим свойством? Полностью отбрасывать такую возможность пока не нужно. Тем более что в ее пользу говорят и некоторые другие наблюдения. Замечали, например, что у спящих дельфинов бывает открытым один глаз. Не связано ли это «недремлющее око» с бодрствующим полушарием?
И еще. Не исключено, что поочередное бодрствование одного из полушарий необходимо дельфину для организации сложной цепи хорошо координированных дыхательных движений. В этом случае становится вполне понятной гибель животных в лаборатории: введенное наркотическое вещество нарушает нормальную деятельность сразу двух половин головного мозга и таким образом выключает дыхание.
