Они жертвуют сном ради кормления и защиты от хищников
Северные морские слоны во время кормовых миграций в океане спят в среднем по два часа в сутки. Чтобы отдохнуть, они погружаются на несколько сотен метров в фазе медленного сна, после чего дрейфуют вниз по спирали в фазе быстрого сна. За одно такое погружение морской слон может поспать меньше двадцати минут. Как отмечается в статье для журнала Science, морским слонам приходится жертвовать сном, чтобы не стать жертвой хищников и хорошо питаться.
Многие морские млекопитающие проводят большую часть жизни в открытом океане. Здесь они могут найти достаточно пищи, например, рыбы, кальмаров и планктона. Однако хорошо выспаться посреди океана непросто. На поверхности воды отдыхать опасно, ведь здесь спящего зверя легко могут заметить хищники, такие как белые акулы (Carcharodon carcharias) или косатки (Orcinus orca). А подолгу спать на глубине млекопитающие не могут, поскольку вынуждены регулярно всплывать за воздухом. Китообразные и ушастые тюлени (Otariidae) решили эту проблему, освоив однополушарный сон. Пока одно полушарие их мозга отдыхает, второе бодрствует, отслеживая окружающую обстановку и поднимая хозяина на поверхность за воздухом. Однако у настоящих тюленей (Phocidae) такую способность обнаружить не удалось.
Команда зоологов под руководством Джессики Кендалл-Бар (Jessica M. Kendall-Bar) из Института океанографии Скриппс решила разобраться, как настоящим тюленям удается спать в открытом море. В центре внимания исследователей оказались северные морские слоны (Mirounga angustirostris). Эти огромные тюлени около семи месяцев в году путешествуют по Тихому океану в поисках пищи, преодолевая за это время более 10000 километров. Во время таких миграций морским слонам почти некогда спать. Во-первых, они не могут проводить много времени на поверхности, где на них могут напасть акулы или косатки. Из-за этого морские слоны в среднем всплывают за воздухом примерно на две минуты, после чего снова погружаются на десять-тридцать минут. Во-вторых, из-за крупных размеров эти ластоногие вынуждены постоянно питаться, жертвуя ради этого отдыхом.
Чтобы отследить, как спят путешествующие морские слоны, Кендалл-Бар и ее соавторы разработали для них систему датчиков, фиксирующих электрическую активность мозга, частоту сердцебиения и глубину погружения. С помощью этих устройств исследователи могли отслеживать, когда тюлени находятся в фазе быстрого или медленного сна, с какой частотой взмахивают ластами и как перемещаются. Датчиками снабдили тринадцать молодых самок. За пятью из них авторы наблюдали в контролируемых условиях в неволе, а еще восемь особей после процедуры мечения выпустили обратно в дикую природу, в залив Монтерей у берегов Калифорнии.
Исследователи обнаружили, что морские слоны спят во время погружений. Бодрствующая особь начинает опускаться на глубину, постепенно переходя в фазу медленного сна. В таком состоянии она в течение нескольких минут сохраняет первоначальное положение тела спиной вверх и продолжает спуск. Затем морской слон переключается в фазу быстрого сна и теряет контроль над собственными движениями. Он переворачивается брюхом кверху и, если находится в открытом море, начинает опускаться вниз по спирали. Совершив от двух до тринадцати витков на глубине 82-377 метров, морской слон ненадолго переходит в фазу медленного сна, а затем пробуждается и поднимается на поверхность. Если же он находится на континентальном шельфе, то проводит фазу быстрого сна, лежа без движения на дне на глубине 64-249 метров. В среднем все погружение длится около двадцати минут, причем на сон приходится меньше двадцати минут.
Кендалл-Бар и ее коллеги не выявили у морских слонов никаких признаков однополушарного сна. Таким образом, эти ластоногие используют иную стратегию, нежели китообразные и ушастые тюлени. Вместо того, чтобы оставлять одно полушарие бодрствующим и высматривать хищников одним глазом, морские слоны ради отдыха погружаются на такие глубины, где акулы и косатки, которые ищут добычу с помощью зрения, не смогут их найти. Это позволяет морским слонам около трети от общего времени сна посвящать быстрому сну, во время которого они не способны контролировать движения.
Авторы предполагали, что путешествующие морские слоны спят совсем немного, чтобы снизить риск встречи с хищниками и не упускать возможности поесть. Эта гипотеза подтвердилась. Когда помеченные особи находились на суше, они спали в среднем по 10,8 часа в сутки (в некоторых случаях до четырнадцати часов в сутки). Однако в море морские слоны спали в среднем всего по 1,7 часа в сутки. В отдельные дни они совсем не отдыхали. Для сравнения, до сих пор считалось, что меньше всего среди млекопитающих спят саванные слоны (Loxodonta africana) — примерно по два часа в сутки.
Воспользовавшись собранными материалами, Кендалл-Бар и ее коллеги создали алгоритм, который определяет, спит ли морской слон, на основе сведений о его скорости и ускорении во время погружений. Затем его применили к данным о 334 взрослых представителях вида, которые провели в море по несколько месяцев. Оказалось, что во время кормовых миграций морские слоны тоже почти не спят. Особи, которые проводили в море более 70 дней, спали в среднем по 1,1 часа в сутки, а их сородичи, которые путешествовали более 200 дней, уделяли отдыху в среднем по 2,2 часа в сутки.
Распространив эти закономерности на всю популяцию, авторы создали для северных морских слонов карту сна, на которой отмечено, сколько времени они уделяют отдыху в разных частях ареала. Оказалось, что у береговой линии эти ластоногие спят больше, хотя здесь и выше риск встретить хищников. Вероятно, это связано с тем, что на континентальном шельфе они могут спокойно отдыхать, лежа на дне. Кроме того, у побережья морские слоны кормятся реже и потребляют более крупную добычу, так что им нужно больше времени, чтобы отдохнуть после охоты и переварить пищу.
Ранее зоологи выяснили, что самки северных морских слонов понимают, насколько далеко они находятся от родной колонии. Эта информация позволяет им принять решение о начале миграции к местам размножения. Какие именно ориентиры используют морские слоны, пока неясно. Тем не менее точность их навигации очень высока.