Интересная информация: как спят дельфины и дышать ли? Дельфины спят каждым полушарием по очереди Органы дыхания дельфинов

«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.

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.

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.

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.

Дельфины - это удивительные творения, которые относятся к теплокровным млекопитающим животным из отряда китообразных. По праву им присвоено звание самых загадочных существ нашей планеты. Прозвище «Люди моря» свидетельствует о том, что их умственный потенциал велик настолько, что их принято считать самыми умными и сообразительными животными в мире.

Спят ли дельфины?

Сон необходим всем представителям млекопитающий, дельфины не исключение. Однако, сон у этих животных необычный. Множество проведенных наблюдений и исследования биоэлектрической активности мозга позволили представить картину того, как в действительности спят эти удивительные животные.

Чтобы не стать жертвами кровожадных хищников или не утонуть во время сна, эти морские обитатели спят, так сказать, наполовину. Одно полушарие головного мозга отдыхает во время сна, а второе полноценно работает, контролируя все происходящее вокруг, а также отвечая за дыхательную функцию. Собственно, вот почему они спят с одним открытым глазом, когда активно правое полушарие, то левый глаз будет закрытым и наоборот. Подобный сон, как правило, занимает от шести до семи часов в сутки, а с пробуждением животного оба его полушария начинают работать в полноценном режиме.

Как спят дельфины

Несмотря на необычность «половинчатого» сна, морской обитатель проходит через все существующие фазы сна, и при этом обеспечен полноценным отдыхом во время всего сна. Ученые довольно продолжительное время наблюдали за «Людьми моря» и выявили определенные закономерности:

• животные спят практически у самой поверхности воды или на малой глубине;
• из-за высокого содержания в теле жировых тканей, крайне медленно идут ко дну;
• находясь в фазе глубокого сна , дельфин ударяет своим хвостом по воде, чтобы всплыть и черпает воздух на поверхности, после чего снова медленно уходит на глубину.

Как дышат дельфины во время сна?

Во время вынырывания на поверхность морской обитатель ощущает смену окружающей среды и раскрывает свою ноздрю. Дышат они довольно быстро. Благодаря своим физиологическим особенностям, эти животные могут одновременно вдыхать и выдыхать. Во время пребывания под водой, дыхало млекопитающего остается надежно закрытым клапаном.

Новорожденные дельфины не спят в течение первого месяца своей жизни!

В результате исследований было установлено, что новорождённые детеныши дельфинов и китов на протяжении первого месяца своей жизни не засыпают вообще. Помимо этого, крохи требуют такой же активности и от своих матерей в течение всего этого времени. Это удивительное открытие было сделано учеными Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Детеныши дельфинов пребывают в постоянном движении и всплывают на поверхность с интервалом в среднем 30 секунд. И лишь спустя месяц у малышей начинают появляться непродолжительные периоды сна, которые с течением времени все больше приближаются к норме представителя взрослого млекопитающего животного.

Американские ученые полагают, что подобное поведение существенно снижает вероятность быть съеденными хищниками, а также высокая активность позволяет сохранять стабильную и оптимальную температуру тела. В связи с этим возникло множество новых вопросов, касаемо наличия резерва в организме дельфинов, который позволяет им в течение продолжительного времени обходиться без сна, не подвергаясь при этом истощению.