Jak spí delfíni a velryby – jednoduché vysvětlení složité otázky – techno

Mořští savci nemohou jen tak zavřít oči a strávit noc na dně. Potřebují se čas od času dostat na povrch, aby získali vzduch. Delfíni a velryby jsou savci, a proto nemohou pod vodou dýchat. Nasávají vzduch na povrchu a poté se na určitou dobu ponoří do vody. Delfíni používají k nasávání kyslíku orgán zvaný foukací dírka (obdoba lidského nosu) a velryby otvor na hlavě, kterým nasávají vzduch do průdušnice a následně si jím plní plíce. Nemohou také plavat na hladině vody a zdřímnout, protože to je vystavuje predátorům a způsobuje jim ztrátu tepla.

Jak spát, když jsi delfín

Jedním z řešení je vypnout vždy jednu polovinu mozku. Říká se tomu unihemisférický spánek, který umožňuje mořským savcům, jako jsou delfíni, odpočívat na otevřeném moři. Unihemisférický spánek je pro tato zvířata velmi cenný, protože jim umožňuje udržovat nízkou úroveň aktivity tím, že spí s polovinou mozku najednou a využívají méně kyslíku.

Delfíni jsou nejstudovanějším mořským savcem schopným tohoto stylu spánku. Skenování mozku delfínů chovaných v zajetí ukazuje, že zatímco jedna hemisféra je v pomalém hlubokém spánku, druhá hemisféra je vzhůru, což umožňuje zvířatům doslova spát s jedním okem otevřeným. Tento styl spánku je běžný u kytovců, skupiny savců, která zahrnuje delfíny, velryby a sviňuchy.

Není to však pro ně jedinečné. Je známo že mnoho druhů ptáků využívá unihemisférický spánek, což jim často umožňuje podřimovat během letu. Ale ptáci a delfíni používají tuto techniku ​​spánku a spánku pro různé účely. Například v hejnu ptáků mnoho z těch, kteří jsou mimo skupinu, hledí odvrácené od otevřeného hejna, aby sledovali predátory. Delfíni však dělají opak: během spánku mají tendenci mít jedno oko otevřené, čelem ke zbytku lusku, aby se neoddělili.

Ne všichni kytovci jsou schopni unihemisférického spánku. Někteří lidé úplně usnou, stejně jako lidé a většina ostatních savců.

Změřit mozkovou aktivitu živočichů na volném moři, které nemohou chytit, je pro vědce velmi obtížné. Například vorvaň, modrý velryba nebo keporkak. V tomto případě zůstávají záznamy chování jediným indikátorem chování při spánku. V takových případech mohou vědci zvířatům připevnit štítky, aby mohli sledovat jejich chování.

Studie z roku 2008 vedená Millerem použila speciální přísavky připevněné k vorvaňům, aby je viděla spát na otevřeném oceánu po krátkou dobu. Ukázalo se, že velryby provádějí mělké ponory pod hladinu, zaujímají vertikální polohu, zpomalují rychlost plavání až téměř úplně a pomalu stoupají vzhůru. Jejich pohyb nahoru je pravděpodobně způsoben olejem lehčím než voda, který se nachází v jejich hlavách.

Během spánku jsou těsně pod hladinou oceánu vidět celé lusky velryb s nosem nahoru. Během této doby zvířata zcela nereagují, což naznačuje, že jsou ve formě hlubokého spánku. Nicméně, zvířata mohou pod vodou odpočívat jen asi 20 minutpředtím, než potřebují znovu vystoupit na povrch, aby se prodýchaly. Po nadechnutí se velryba ponoří zpět pod hladinu, aby si odpočinula a může v tomto chování pokračovat hodiny před 3,5.

Jak velryby spí: video

Tuleni sloní (Mirounga angustirostris) jsou také bisexuální zimní spánek a podobně krátce zdřímnou. Studie z roku 2023, kterou vedla Jessica Kendall-Bahr, doktorandka na Scripps Institution of Oceanography, divize Kalifornské univerzity v San Diegu, byla první, která sledovala mozkovou aktivitu spícího savce na moři. Kendall-Bahr a její kolegové zjistili, že se tuleni ponoří do hloubky asi 300 metrů, v tu chvíli se jejich mozek zpomalí a vstoupí do REM spánku. V REM spánku se tuleni obracejí vzhůru nohama a pomalu se točí v kruzích, zatímco pokračují ve spánku.

Tuleni, kteří spali v oceánu, byli 100 % času v REM spánku vzhůru nohama, což naznačuje, že stejně jako my ochrnuli během REM spánku.
– vysvětlila Kendall-Bar ve své pracovně.

Pravděpodobně kvůli riziku setkání s predátorem omezují tuleni sloní svou celkovou dobu spánku na moři na dvě hodiny za noc, čímž konkurují rekordu v nejmenším spánku ze všech savců, které v současnosti drží africký slon (asi 2 hodiny za noc).

Text: Oleg Lyamin

Aby přežili v nepřátelském a extrémním prostředí – vodě, mořští savci se naučili spát s jedním okem otevřeným a v nepřetržitém pohybu.

Oleg Lyamin – kandidát biologických věd, vedoucí výzkumný pracovník Institutu ekologie a evoluce Ruské akademie věd a Utrish Dolphinarium LLC.

S největší pravděpodobností dnes večer, dříve nebo později, půjdete spát. Když zavřete oči, než usnete, představte si na okamžik, že se vznášíte, máváte nohama a rukama, uprostřed oceánu, daleko od břehu.

Když si představíte sami sebe v této pozici, adrenalin se vám náhle vžene do krve a vůbec se vám nechce spát. Pokud ale plavete dlouho ve skutečnosti, a ne ve svých představách, únava si vybere svou daň. Bez výjimky potřebují spát všichni savci, včetně těch, kteří žijí ve vodě – velryby a delfíni. Moderní kytovci se snadno vyrovnávají se spánkem „v pozastaveném stavu“, ale jejich předci byli suchozemští živočichové. Předchůdci velryb, velrybí kopytníci neboli Pakicetus, opustili pevninu a odešli do oceánu kvůli dostupnější a vydatnější potravě. Pakiceti nejprve lovili ryby v mělkých vodách a vraceli se na břeh, aby si odpočinuli. Ale konkurence nutila zvířata plavat stále dál do hlubin starověkého oceánu Tethys a možnost vrátit se na pevninu zmizela. Musel jsem se naléhavě naučit spát ve vodě. Pakicetus se to učil miliony let – a není to vůbec překvapivé, protože zvíře, které se chystá relaxovat na otevřeném oceánu, musí překonat řadu smrtících překážek.

Spánek moderních velryb a delfínů byl pro vědce dlouho záhadou. Dokonce se předpokládalo, že delfíni nespí vůbec nebo spí nepravidelně mezi nádechy. Ve skutečnosti se vše ukázalo jako složitější a zajímavější.

Úkoly se zvýšenou složitostí. Za prvé, pokud savec usne ve vodě, riskuje, že zemře nachlazením. Teplo, které tělo savce produkuje, se odvádí v prostředí. Protože voda vede teplo rychleji než vzduch, zvíře se v ní rychleji ochlazuje.

Za druhé, savci se na rozdíl od ryb potřebují neustále vynořovat, aby se nadechli nové části vzduchu. Proto se tvorové spící ve vodě musí vynasnažit, aby se nedostali příliš hluboko – jinými slovy, aby se neutopili.

Konečně, ve snu se malí kytovci – delfíni a ploutvonožci – mohou stát oběťmi predátorů. Koneckonců, ve vodě nejsou žádná chráněná místa na spaní (nory, hnízda, jiné úkryty, jako jsou suchozemští živočichové), a znovu, abyste mohli dýchat, musíte neustále plout na hladinu vody, kde jsou častěji napadáni. predátory.

Zůstaňte vzhůru, abyste mohli dýchat. Spánek pro předky kytovců se tedy stal skutečnou zkouškou – jakmile usnete, už se možná neprobudíte. Spánek moderních velryb a delfínů byl pro vědce dlouho záhadou. Dokonce se předpokládalo, že delfíni nespí vůbec nebo spí nepravidelně mezi nádechy. Ve skutečnosti se vše ukázalo jako složitější a zajímavější.

Na začátku 1960. let americký neurovědec John Lilly učinil několik překvapivých předpokladů o tom, jak delfíni spí. Rozsáhlý výzkum ale začal až v polovině 1970. let na Utrish Marine Station Ústavu ekologie a evoluce A. N. Severtsova Ruské akademie věd.

První je nejznámější a nejneobvyklejší rys spánku kytovců – takzvaný jednohemisférický spánek: zatímco jedna hemisféra delfínova mozku spí, druhá je vzhůru. To je jasně viditelné na elektroencefalogramu mozku (EEG): časté rychlé vlny bdění na jedné hemisféře jsou zaznamenány na pozadí pomalých vln spánku na druhé. Hemisféry delfínů spí střídavě a každá z nich odpočívá stejně dlouho.

Dnes mnoho lidí ví o spaní „na půl hlavy“ – skutečnost se již stala populární. Ale proč takový sen existuje právě u delfínů, a ne u suchozemských savců, se ukázalo až v posledních letech, především díky výzkumu na stanici Utrish. John Lilly navrhl, že delfíni dýchají dobrovolně, to znamená, že aby mohli dýchat, potřebují být neustále při vědomí. Vytvořil se názor, že tuto roli hraje hemisféra, která je během spánku vzhůru. Jak se ale ukázalo, není to tak úplně pravda.

Speciální studie prokázaly, že dýchání u delfínů může být dobrovolné i automatické. Jako lidé. Podle moderního pohledu je unihemisférický spánek spíše spojen s potřebou sledovat, co se děje kolem a neustále se pohybovat.

Mořští šílenci. Nehybnost je důležitou vlastností spánku u suchozemských zvířat. Aby však delfín mohl dýchat, musí pravidelně vyplouvat na hladinu vody, a to i během spánku. Je logické, že kytovci při nepřetržitém plavání spí. Delfíni a velryby jsou v této schopnosti jedinečné. Vzhledem k tomu, že pohyb je doprovázen produkcí tepla – svalovou termogenezí, je potřeba i „náměsíčenství“, aby nezmrzl a neutopil se.

Pravda, velcí a tlustí lidé si mohou dovolit luxus klidného spánku. Kosatky tak často spí, jednoduše se vznášejí na hladině vody. Je to dáno jejich významnou hmotností – až 6 tun – a vysokým obsahem podkožního tuku, který zpomaluje tepelné ztráty. Všichni malí kytovci – azovští kytovci, delfíni Commersonovi (jejich tělesná hmotnost je menší než 100 kg) – spí pouze při pohybu. Telata kosatek také spí na cestách, dokud nevyrostou a nahromadí tukové zásoby. Tuk navíc zvířata více nadnáší – dospělá kosatka tak může snáze stabilizovat svou polohu na hladině vody.

Spím a vidím. Již dlouho je známo, že delfíni mají mnoho neobvyklých schopností – včetně schopnosti spát s otevřenýma očima, nebo spíše s otevřenýma očima. Když pravá hemisféra mozku delfína spí, jeho levé (opačné) oko je zavřené a pravé oko je otevřené a naopak. To je jasně viditelné, pokud současně zaznamenáte EEG mozku a stav očí. Zajímavé je, že otevřené oko má tendenci dívat se směrem k partnerům. Například matky a děti se navzájem sledují, když jsou vzhůru, i když spí.

Další zvláštností delfíního spánku je absence paradoxní spánkové fáze, během které my lidé obvykle sníme. Spánek suchozemských savců je rozdělen do dvou fází: pomalý a paradoxní (spánek s rychlým pohybem očí, neboli REM). Paradoxní spánek nebo jeho příznaky byly zaznamenány u všech studovaných suchozemských savců (asi 100 druhů) a ptáků (více než 15 druhů). U kytovců však toto stadium zatím nebylo zaznamenáno. Možná je to kvůli nebezpečí takového spánku – během paradoxní fáze se prudce snižuje svalový tonus a rychlost reakce zvířat na vnější podněty. Zvířata ztrácejí schopnost udržovat stálou teplotu – teplokrevnost, což v oceánských podmínkách dělá zvířatům ještě větší problémy než na souši.

Takže asi před 50–70 miliony let byla skupina teplokrevných savců žijících na souši, stejně jako my lidé, nucena přestěhovat se do vody. Tato zvířata, ze kterých se později stali delfíni a velryby, se naučila nejen lovit, ale také odpočívat v oceánu – místě, kde je potřeba být každou vteřinu ve střehu.

Nyní, když si dnes před spaním stále představujete sami sebe alespoň na minutu na otevřeném oceánu, pochopíte, jaké štěstí s vámi máme. Klidný spánek na tvrdém povrchu je totiž luxus, který si nemůže dovolit každý.

Podrobnosti Kategorie: Věda Zveřejněno 07.04.2013. 15. 52 4177:XNUMX Zobrazení: XNUMX