Аспирант Калифорнийского университета в Санта-Круз и первый автор исследования Джессика Кендалл-Бар вместе с профессорами экологии и эволюционной биологии Дэниелом Коста и Терри Уильямсом впервые зафиксировали активность мозга свободно живущих диких морских млекопитающих, выявив особенности сна морских слонов в течение месяцев, которые они проводят в море.

Результаты исследования показывают, что, хотя эти тюлени в период размножения спят на пляже по десять часов в сутки, во время многомесячных походов за кормом их сон сокращается до двух часов. В море они засыпают по нескольку раз, в среднем, на 10 минут, погружаясь под воду по спирали или неподвижно лежа на морском дне.

"В течение многих лет один из центральных вопросов о морских слонах заключался в том, когда они спят", — говорит Дэниел Коста. Его лаборатория более 25 лет руководила программой исследований морских слонов в заповеднике Аньо-Нуэво, используя метки для отслеживания перемещений и поведения тюленей во время их 8-месячных миграций в поисках пищи, когда они отправляются в северную часть Тихого океана.

"Записи показывают, что они постоянно ныряют. Поэтому мы подумали, что они, должно быть, спят во время так называемых дрейфовых погружений, когда они перестают плавать и медленно тонут. Но мы не знали этого наверняка, — говорит Коста. — Теперь мы, наконец, можем сказать, что они определенно спят во время этих погружений. Мы также обнаружили, что в целом они спят не очень много по сравнению с другими млекопитающими".

Фактически, в течение месяцев, проведенных в море, морские слоны спят почти так же мало, как и африканские слоны, которые со своими двумя часами сна в сутки являются рекордсменами среди млекопитающих.

"Морские слоны необычны тем, что они переключаются между длительным сном, когда находятся на суше, и двумя часами или меньше, когда они в море", — говорит Кендалл-Бар.

Морские слоны наиболее уязвимы для хищников — акул и косаток, — когда находятся на поверхности океана, поэтому они проводят там всего одну или две минуты, чтобы набрать воздух между погружениями. Благодаря своей способности задерживать дыхание на долгое время, тюлени могут спать под поверхностью воды, где это более безопасно.

Регистратор активности мозга

Кендалл-Бар разработала систему, которая может надежно регистрировать активность мозга (в виде электроэнцефалограммы или ЭЭГ) у диких морских слонов во время их погружений. "Мы использовали те же датчики, которые применяют для исследования человеческого сна в клинике", — объясняет Кендалл-Бар.

В дополнение к системе ЭЭГ у тюленей были регистраторы времени и глубины, акселерометры и другие инструменты, которые позволяли исследователям отслеживать движения тюленей вместе с соответствующей мозговой активностью. Записи показывают, что ныряющие тюлени переходят в стадию глубокого сна, сохраняя контролируемое скольжение вниз, а затем переходят в сон с быстрыми движениями глаз (БДГ), когда сонный паралич заставляет их переворачиваться вверх ногами и дрейфовать вниз по спирали.

"Они впадают в медленный сон и сохраняют положение тела в течение нескольких минут, прежде чем перейти в фазу быстрого сна, когда они теряют контроль над позой и переворачиваются вверх ногами", — говорит Кендалл-Бар.

На глубинах тюлени обычно обладают отрицательной плавучестью и продолжают пассивно погружаться по штопорной спирали, "как падающий лист", — говорит Уильямс. На мелководье над континентальным шельфом морские слоны иногда спят, отдыхая на морском дне.

Исследование было опубликовано в журнале Science.