Почему важно изучать сон водных млекопитающих?

Наука и жизньПрирода

Спать надо всем

Рассказывает Олег Лямин, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН.

Фото J. Kendall-Bar, предоставлено Олегом Ляминым

Сон — это состояние покоя в характерной позе и со сниженной реакцией на раздражители. Сон необходим всем живым существам, но он несовместим с кормлением, миграциями, размножением, поиском укрытий. У наземных млекопитающих на сон приходится от 2 до 20 часов в сутки, они спят на твёрдой поверхности, сохраняя регулярное дыхание. Водным млекопитающим (китообразные, ластоногие) нужно долго находиться под водой, чтобы кормиться, но они должны всплывать для дыхания. Поэтому водная среда исключает продолжительную неподвижность — важный признак сна наземных млекопитающих. Для сна в воде морским млекопитающим нужны поведенческие и физиологические адаптации. Поэтому исследования их сна представляют большой научный интерес. Они важны для понимания природы и функции, а также роли среды обитания в формировании признаков сна.

В начале 1960-х годов американский нейрофизиолог Джон Лилли написал книгу «Человек и дельфин». В ней он высказал несколько гипотез — некоторые из них подтвердились, другие нет. Так, основываясь на наблюдениях, он предположил, что дыхание у дельфинов произвольное, дыхательные акты требуют пробуждения. При этом во время сна дельфины закрывают только один глаз и могут контролировать состояние окружающей среды. Уже ближе к концу 60-х в Америке провели несколько коротких регистраций электрической активности мозга (электроэнцефалография) во время сна у дельфина гринды. Электроэнцефалограмма двух полушарий оказалась необычно асинхронной. Но потребовалось ещё 10—20 лет исследований, чтобы понять природу этого состояния.

В Советском Союзе изучением сна дельфинов и других морских млекопитающих занималась группа учёных в Институте проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН под руководством Льва Мухарамовича Мухаметова. В начале 1970-х годов для исследования сна дельфинов были организованы экспедиции на Чёрное море, в район мыса Большой Утриш. У дельфинов обнаружили необычную форму сна, которую назвали однополушарным медленноволновым сном. В таком состоянии у дельфина одна половина мозга спит, а другая бодрствует — сон в полушариях развивается по очереди и сочетается с движением. Это даже было оформлено в СССР как научное открытие («Явление однополушарного медленноволнового сна в мозге позвоночного животного (дельфина)», № 266 от 5 марта 1974 г. — Прим. ред.).

Для исследования морских млекопитающих в 1974 году неподалёку от Новороссийска была создана Утришская морская станция. Я на станцию попал после окончания биофака МГУ. Всего за месяц до распределения я неожиданно познакомился со Львом Мухарамовичем, и он предложил мне поработать лаборантом. Здесь было несколько направлений исследований дельфинов, одно из них наше — сравнительно-физиологическое исследование сна. И я остался работать.

Когда Лев Мухарамович с коллегами впервые увидели, что, по данным электрополисомнографии, одно полушарие у дельфинов находится в состоянии сна, а другое — бодрствования, они какое-то время не верили этому, полагая, что в записях есть помехи (артефакты). Даже несмотря на результаты исследований на дельфине гринде, о которых они знали, всё выглядело слишком необычно. Примерно год они не публиковали данные, перепроверяли, и только в 1975 году вышла первая статья на русском языке, посвящённая однополушарному сну дельфинов.

Когда я начал работу на станции, в 1982 году, уже был исследован сон у двух видов дельфинов — черноморской афалины и азовки. Примерно за год до этого Лев Мухарамович с коллегами исследовали сон у каспийского тюленя — полуводного млекопитающего, которое спит и на суше, и в воде. Оказалось, что у него нет однополушарного сна, каспийский тюлень спит в неподвижном состоянии, как наземные млекопитающие, двумя полушариями одновременно. А в воде тюлени спят, задерживая дыхание на несколько минут, при этом могут погружаться под воду. Коллеги из США к этому времени исследовали сон двух других видов настоящих тюленей — серого тюленя и детёнышей северного морского слона. Сон у всех настоящих тюленей был очень похожим. В зоопарках их наблюдали лежавшими неподвижно на дне бассейнов по десять—пятнадцать минут.

Лев Мухаметов, Сэм Риджуэй (Sam Ridgway) и Олег Лямин на конференции в Санкт-Петербурге в 2006 году. Сэм Риджуэй — американский ветеринар, исследовал сон серых тюленей и дельфинов афалин. Фото из личного архива Олега Лямина

Мы исследовали сон в общей сложности у более 20 видов водных млекопитающих и не только на станции в Утрише, но и в экспедициях. Выяснилось, что все пять исследованных видов зубатых китов (гринда, афалина, азовка, амазонский речной дельфин и белуха) спят примерно одинаково — однополушарным сном. Билатерального, или симметричного сна, как у наземных млекопитающих, у них нет. У афалины и белухи также была установлена чёткая связь: открытый во время однополушарного сна глаз противоположен бодрствующему полушарию, закрытый — спящему.

Сон китообразных

Изначально существовало две основные гипотезы на тему, зачем китообразным нужен однополушарный сон. Первая — чтобы двигаться во время сна и дышать. Бодрствующее во время сна полушарие позволяет китообразным сохранять движение, что невозможно, когда спит весь мозг, как у наземных млекопитающих. Такой сон называется билатерально-симметричным. Во время сна наземные млекопитающие неподвижны, для движения им необходимо проснуться. В то же время мы установили, что некоторые китообразные могут спать неподвижно в толще воды или опускаясь на дно. При этом сон у них тоже однополушарный. Кстати, популярная гипотеза Лилли о «сознательном» дыхании у дельфинов до сих пор не имеет экспериментального подтверждения.

Вторая гипотеза — однополушарный сон позволяет китообразным контролировать состояние окружающей среды с помощью открытого глаза, чтобы избегать хищников и сохранять контакт с другими особями, например, матери следить за детёнышем. Для этого им приходится жертвовать сном в другом полушарии. На сегодняшний день экспериментально доказана только эта гипотеза.

Одна из загадок сна дельфинов — есть ли у них быстрый сон, или REM-сон (от английского Rapid Eye Movement — быстрые движения глаз). Эта стадия обнаружена у всех наземных млекопитающих и птиц. Во время REM-сна у них регистрируются частые вздрагивания глаз, развивается атония, дыхание и сердцебиения становятся нерегулярными, нарушается терморегуляция. Однако мозг у животных активен, как в бодрствовании. Поэтому такое состояние также называется парадоксальным сном, по предложению известного французского физиолога Мишеля Жуве. Считается, что REM-сон нужен для развития мозга, как минимум на ранних этапах онтогенеза, а также он необходим для поддержания когнитивных процессов, особенно памяти. В то же время эти данные были получены в лабораторных условиях. У диких животных в природе REM-сон может отсутствовать по несколько дней (например, у африканских слонов, а также у некоторых ластоногих).

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

«Братский поцелуй» «Братский поцелуй»

Одна из самых известный фотографий сделана в ГДР, 7 октября 1979 года

Дилетант
Komatsu показала лунный экскаватор и подводный бульдозер Komatsu показала лунный экскаватор и подводный бульдозер

Подводный электрический робобульдозер и макет лунного беспилотного экскаватора

N+1
Складская дюжина Складская дюжина

В корпорации Amazon сегодня трудится более чем 750 тыс. роботов

ТехИнсайдер
Время выбрасывать Время выбрасывать

Как грамотно организовать свое рабочее место и четко планировать день

Лиза
Природная связь Природная связь

Как общаются существа, у которых нет мозга и вообще нервной системы?

Вокруг света
После праздника После праздника

Как избавиться от последствий праздника?

Лиза
DDoSтать до потолка: как и почему за 2024 год изменились сетевые кибератаки DDoSтать до потолка: как и почему за 2024 год изменились сетевые кибератаки

Как изменился ландшафт DDoS и что этому способствовало

Forbes
Что получится, если скрестить автомобиль с коптером: концепт первой отечественной летающей машины Что получится, если скрестить автомобиль с коптером: концепт первой отечественной летающей машины

Футуристические идеи о летающем транспорте могут обрести материальную форму

ТехИнсайдер
Обеденная зона Обеденная зона

Пять ошибок, из-за которых тебе некомфортно за столом

Лиза
Книжная полка: 7 книг аргентинских авторов, которые стоит прочитать Книжная полка: 7 книг аргентинских авторов, которые стоит прочитать

Как современные аргентинские авторы продолжают дело Борхеса и Кортасара

Правила жизни
«Не всякий огонь — плохой»: как Великий пожар 1910 года изменил методы борьбы с лесными возгораниями в США «Не всякий огонь — плохой»: как Великий пожар 1910 года изменил методы борьбы с лесными возгораниями в США

О Великом пожаре 1910 года и работе Лесной службы США

ТехИнсайдер
История необычного гибрида спиреи: от сада XIX века до природных популяций История необычного гибрида спиреи: от сада XIX века до природных популяций

История гибрида, обнаруженного в природе спустя столетие после его создания

Наука и жизнь
От местечковой драмы до дела Бейлиса. Еврейское кино в царской России От местечковой драмы до дела Бейлиса. Еврейское кино в царской России

Еврейская культура оставалась заметной частью повседневной жизни миллионов людей

Дилетант
Разум и чувства Разум и чувства

Может ли наука помочь сделать голову ясной, а сердце — стойким?

Afternoon Seasons of life
Психоскопия ближнего поля Психоскопия ближнего поля

Даже за совсем умозрительной фантастикой может скрываться серьезная научная база

N+1
Незамеченная революция новатора-мученика: что нужно знать про Варлама Шаламова Незамеченная революция новатора-мученика: что нужно знать про Варлама Шаламова

Какую революцию Шаламов совершил в литературе и чем он отличается от Фуко

СНОБ
Найдены жировые клетки, которые являются «пузырьковой защитой» организма Найдены жировые клетки, которые являются «пузырьковой защитой» организма

Группа исследователей обнаружила новый тип клеток в организме млекопитающих

ТехИнсайдер
Узнайте о 3 типах хобби, которые помогут поддерживать психику здоровой! Совет экспертов Узнайте о 3 типах хобби, которые помогут поддерживать психику здоровой! Совет экспертов

Как подобрать хобби, которые сделают вас счастливее и здоровее

ТехИнсайдер
Какую разницу в возрасте с партнером предпочитают мужчины и женщины: ответ психологов Какую разницу в возрасте с партнером предпочитают мужчины и женщины: ответ психологов

Правда ли: чем мы старше, тем больше стремимся заводить романы с молодежью?

Psychologies
Выдох красоты: памяти Дэвида Линча Выдох красоты: памяти Дэвида Линча

О Дэвиде Линче, его темных очках и светлом будущем

РБК
Будет как новая: 5 способов очистить пластиковую разделочную доску Будет как новая: 5 способов очистить пластиковую разделочную доску

Несколько способов, чтобы почистить разделочную доску

VOICE
Первым делом — самолеты: как женщины строят карьеру в гражданской авиации Первым делом — самолеты: как женщины строят карьеру в гражданской авиации

С какими стереотипами вынуждены ежедневно бороться женщины-пилоты?

Forbes
Акцент на разумную бережливость Акцент на разумную бережливость

Торговые сети приспосабливаются к изменению потребительского поведения

Агроинвестор
Национальный домен: какие приемы мировой практики в сети может применять российский бизнес Национальный домен: какие приемы мировой практики в сети может применять российский бизнес

Почему бизнес в России еще только в начале своего пути в онлайне

Inc.
«Я в шаге от того, чтобы послать ее куда подальше»: история влюбленности, которая рушит дружбу подруг «Я в шаге от того, чтобы послать ее куда подальше»: история влюбленности, которая рушит дружбу подруг

Почему выдуманные романы могут сказаться не только на дружеских отношениях?

Psychologies
Сериалы про космос от хороших до самых лучших Сериалы про космос от хороших до самых лучших

Расставляем самые интересные космические оперы в порядке нарастания класса

Maxim
Плохая идея: куда точно не нужно идти на первое свидание Плохая идея: куда точно не нужно идти на первое свидание

Разбираемся, куда и почему лучше не идти с незнакомцем/незнакомкой в первый раз

Maxim
Банковский блок Банковский блок

Юристы пожаловались на трудности в международных арбитражах из-за банков

Ведомости
Вредные советы счастливой семье Вредные советы счастливой семье

Как прожить в браке пятьдесят лет и не пожалеть о нем?

Afternoon Seasons of life
Ниша серийного аддитивного производства свободна Ниша серийного аддитивного производства свободна

Как неверное представление об аддитивных технологиях тормозит их внедрение

Монокль
Открыть в приложении