Сон – важнейшая составляющая повседневной жизни животных. У морских млекопитающих, которые проводят в воде всю жизнь (китообразные) или многие месяцы в году (ластоногие), место, время и продолжительность сна могут быть крайне ограничены. Для того чтобы понять, как, где и сколько спят в океане северные морские слоны (Mirounga angustirostris), у животных неинвазивными методами (с поверхности кожи) параллельно регистрировали электроэнцефалограмму коры головного мозга (ЭЭГ), частоту сердечных сокращений (ЭКГ), электромиограмму (ЭМГ), а также параметры двигательной активности и глубины погружений при нырянии. Исследование проводили в Тихом океане. Это первое исследование сна у морского млекопитающего в природе с применением современных неинвазивных технологий, которое получилось благодаря многолетним исследованиям зоологов, нейробиологов и инженеров из США, а также Швейцарии и России (Институт проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН, далее – ИПЭЭ РАН). Результаты исследования опубликованы в журнале Science. От ИПЭЭ РАН в исследовании принимал участие к.б.н., ведущий научный сотрудник Олег Ирикович Лямин.

На первом этапе исследований было установлено, что морские слоны спят, заныривая под воду, на глубине до 377 м. Во время погружений морские слоны последовательно засыпают сначала медленноволновым, а потом РЕМ (парадоксальным) сном. Две стадии сна характеризовались разными позами: во время медленного сна морские слоны плавно погружались в «нормальном» положении (спиной вверх), а с началом РЕМ сна, который характеризуется атонией и мышечными вздрагиваниями, они переворачивались на спину. При этом они начинали кружиться по спирали «как падающий лист», а диаметр такой «спирали сна» постепенно уменьшался. Через какое-то время животные просыпались, всплывали к поверхности воды для дыхания на несколько минут и опять заныривали. На континентальном шельфе морские слоны также спали лежа на дне на глубинах до 250 м. На один нырок для сна приходилось примерно 20 минут. Нырки для сна чередовали с нырками для кормления, и последних было во много раз больше. Таким образом, было установлено понятное соотношение между параметрами двигательной активности, позой сна (по данным акселерометрии) и физиологическим состоянием (по ЭЭГ, ЭКГ и ЭМГ) животных, т. е. стадиями сна и бодрствования. Точность предсказания стадий сна превышала 90 %.

На втором этапе, сопоставив параметры движения, позы, профиль движения и глубину погружения у 334 морских слонов было рассчитано, что средняя продолжительность сна у этих животных в океане в период миграций длительностью 7 месяцев составляет в среднем всего 2 часа в сутки. Возвратившись на лежбище, морские слоны проводили в состоянии сна в среднем 11 часов в сутки, т. е. в 5 раз больше, чем в течение 7 месяцев в океане. По этим данным были созданы «карты зон сна» морских слонов в ареале обитания этих животных.

Предполагается, что сон морских слонов на глубине – это стратегия избежать нападения хищников (касаток, акул), которые атакуют морских слонов на поверхности воды, не оставляя им другого выхода, как задерживать дыхание и заныривать на глубину.

Некоторые наземные млекопитающие спят 16–18 часов в сутки. Способность морских слонов обходиться всего 2 часами сна в день в течение 7 месяцев – еще один пример гибкости и многообразия сна животных, а также его зависимости от внешних факторов и условий обитания. Полученные данные имеют значение для фундаментальной науки, для понимания функции сна. Составленные карты зон сна важны для природоохранных мероприятий.

Источник: ИПЭЭ РАН.