Унікальна здатність деяких морських птахів залишатися на крилах протягом тижнів або навіть місяців поспіль без приземлення давно цікавила науковців та ставала предметом палких дискусій щодо того, як ці організми задовольняють потребу у сні без загрози для життя. Останні біологічні дослідження з використанням мініатюрних електроенцефалографів дозволили детально вивчити цю загадку на прикладі великого фрегата (Fregata minor), який демонструє унікальні еволюційні адаптації під час тривалих перельотів над океаном.
Про це розповідає ProIT
Однопівкульний сон у польоті
Великий фрегат, відомий здатністю долати тисячі кілометрів над відкритим морем, використовує механізм однопівкульного повільнохвильового сну — під час якого одна півкуля мозку занурюється у глибокий сон, а інша залишається активною, контролюючи політ і навігацію. Електрофізіологічні дослідження показали, що коли спить ліва півкуля, праве око залишається відкритим, і навпаки. Такий розподіл дозволяє фрегатам підтримувати орієнтацію у зграї, уникати зіткнень та ефективно реагувати на зміни повітряних потоків. Відкрите око птаха завжди спрямоване у напрямку повороту під час ширяння, що підкреслює важливість асиметричного контролю для стабільності польоту.
“Цей тах відомий своєю здатністю долати тисячі кілометрів над океаном, демонструє унікальну еволюційну адаптацію, яка дозволяє йому буквально “розділяти” свій мозок навпіл, забезпечуючи відпочинок однієї півкулі, тоді як інша продовжує контролювати політ та навігацію. Автор фото: Joel Sartore”
Короткочасний REM-сон та екстремальні умови
Дослідники виявили, що фрегати здатні нетривалий час перебувати у фазі швидкого сну (REM-сон) обома півкулями одночасно, навіть під час польоту. Однак такі епізоди тривають лише кілька секунд і відбуваються переважно при наборі висоти у висхідних термальних потоках. У стані REM-сну м’язовий тонус різко знижується, що могло б спричинити втрату висоти чи навіть падіння, тому ці періоди сну дуже короткі й суворо контролюються умовами середовища. Враховуючи, що пір’я фрегатів не має водовідштовхувального мастила, падіння у воду для них є небезпечним, і тому сон у польоті — це результат високого рівня еволюційної спеціалізації нервової системи.
Попри наявність механізму сну під час польоту, загальна тривалість відпочинку фрегатів у повітрі є вкрай низькою у порівнянні з їхнім наземним режимом. За даними телеметрії, під час довготривалих перельотів ці птахи сплять у середньому менше години на добу, причому цей сон розбитий на сотні коротких епізодів тривалістю від кількох секунд до хвилини. На відміну від цього, на суші фрегати можуть відпочивати понад 12 годин на добу. Така особливість змушує науковців переглянути класичні уявлення про наслідки депривації сну. Здатність фрегатів зберігати високу когнітивну та фізичну активність при мінімальному відпочинку вказує на те, що екологічні умови можуть докорінно змінювати біологічні потреби організму заради виживання у суворих умовах відкритого океану.