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

Рабби Давид из люфтваффе Рабби Давид из люфтваффе

В 2019 году Бундестаг одобрил введение в Германии военного раввината

Дилетант
Под прикрытием Под прикрытием

Как не стать невольным помощником преступников

Лиза
Кубиты любят тишину Кубиты любят тишину

Чем квантовый компьютер лучше классического?

Наука и жизнь
Климат «вышел за флажки» Климат «вышел за флажки»

К чему приведет рост средней глобальной температуры более чем на 1,5 градуса

Монокль
Планета на песке Планета на песке

Попробуем разобраться в климатической истории планеты Дюна и химии меланжа

ТехИнсайдер
Первый резидент Кима Филби Первый резидент Кима Филби

Человек по имени Хиель Рейф сыграл немалую роль в истории разведки

Дилетант
Постельные сцены Постельные сцены

14 фактов о сне, которые сделают твои ночи комфортнее

Лиза
Европейцы и потомки азиатов почти не смешались на западе Аварского каганата Европейцы и потомки азиатов почти не смешались на западе Аварского каганата

Авары господствовали над этнически и культурно неоднородным населением

N+1
Альфа-самцы павианов потратили много энергии на поддержание альфа-статуса Альфа-самцы павианов потратили много энергии на поддержание альфа-статуса

Как ранг доминирования влияет на здоровье и физиологию животного

N+1
Как искусственный интеллект меняет бьюти-индустрию Как искусственный интеллект меняет бьюти-индустрию

Как технологии ИИ ежедневно помогают бьюти-мастерам в работе?

Inc.
Синдром суперженщины: в чем причины выгорания и как выйти из борьбы за медаль идеальности Синдром суперженщины: в чем причины выгорания и как выйти из борьбы за медаль идеальности

Как думаешь, что общего у образа идеальной суперженщины с реальностью?

VOICE
Гингивит: десна болит Гингивит: десна болит

Что делать, если десны воспалились?

Лиза
«Шерсть дыбом: Медведи-взломщики, макаки-мародеры и другие преступники дикой природы» «Шерсть дыбом: Медведи-взломщики, макаки-мародеры и другие преступники дикой природы»

Зачем орнитологи взрывали птиц динамитом

N+1
Как Наталья Кремнева потеряла слух и зрение и создала журнал для слепоглухих людей Как Наталья Кремнева потеряла слух и зрение и создала журнал для слепоглухих людей

Как Наталья Кремнева, несмотря на инвалидность, запустила свое медиа

Forbes
Остойчивость превыше всего Остойчивость превыше всего

Что такое остойчивость и почему это качество так важно для кораблей

Наука и техника
4 признака того, что вы знаете своего партнера слишком хорошо 4 признака того, что вы знаете своего партнера слишком хорошо

Признаки того, что вы видите вместо своего партнера набор шаблонов

Psychologies
На вес золота: 10 неожиданных фактов об этом ценном металле На вес золота: 10 неожиданных фактов об этом ценном металле

Что вы знаете о золоте?

ТехИнсайдер
Рецепт ее молодости Рецепт ее молодости

Когда мне было 12 лет, по телевизору показали фильм «Рецепт ее молодости»

Afternoon Seasons of life
Евгений Цыганов: «В конечном счете сериал не про глянец, а про выбор» Евгений Цыганов: «В конечном счете сериал не про глянец, а про выбор»

Евгений Цыганов — о Мастере и своей роли рефлексирующего сноба

Ведомости
Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Как в научной фантастике появился сюжет о затерянных мирах

Наука и жизнь
Редевелопмент и жизнь Редевелопмент и жизнь

Где ставить запятую во фразе «консервировать нельзя реконструировать»?

Собака.ru
Налоговый вычет за обучение в автошколе: можно ли и как его получить Налоговый вычет за обучение в автошколе: можно ли и как его получить

Какие документы потребуются для того, чтобы вернуть деньги за учебу в автошколе?

РБК
Что такое «эффект Микеланджело» в психологии отношений? Узнайте факт и совет от психологов Что такое «эффект Микеланджело» в психологии отношений? Узнайте факт и совет от психологов

Как «эффект Микеланджело» учит поддерживать друг друга на пути к самореализации

ТехИнсайдер
Палеогенетики прочитали ДНК четырех людей эпохи неолита из памятника Лепенски-Вир Палеогенетики прочитали ДНК четырех людей эпохи неолита из памятника Лепенски-Вир

Палеогенетики прочитали ДНК четырех человек на памятнике Лепенски-Вир

N+1
Не только словом Не только словом

Как поддержать близкого человека в трудные времена и найти правильные слова

Лиза
Ионный кубит заставили работать по циклу Стирлинга Ионный кубит заставили работать по циклу Стирлинга

Намеренная дефазировка увеличила КПД квантового двигателя на два процента

N+1
Под покровительством Ньёрда Под покровительством Ньёрда

Какой Njörd 30 Cabin во время теста? Об этом бренде пока знают немногие

Y Magazine
Пиотровский Пиотровский

Как и зачем директор Государственного Эрмитажа строит Петербург будущего

Собака.ru
Мария Каллас. Обманутые надежды Мария Каллас. Обманутые надежды

У тебя могут быть талант, слава и деньги, но они не сделают тебя счастливой

Караван историй
Легонький пояс Легонький пояс

Где искать шедевры текстильной промышленной архитектуры царской России

Weekend
Открыть в приложении