Уникальная способность некоторых морских птиц оставаться на крыльях в течение недель или даже месяцев подряд без приземления давно интересовала ученых и становилась предметом горячих дискуссий о том, как эти организмы удовлетворяют потребность во сне без угрозы для жизни. Последние биологические исследования с использованием миниатюрных электроэнцефалографов позволили детально изучить эту загадку на примере большого фрегата (Fregata minor), который демонстрирует уникальные эволюционные адаптации во время длительных перелетов над океаном.
Об этом сообщает ProIT
Однополушарный сон в полете
Большой фрегат, известный способностью преодолевать тысячи километров над открытым морем, использует механизм однополушарного медленноволнового сна — во время которого одно полушарие мозга погружается в глубокий сон, а другое остается активным, контролируя полет и навигацию. Электрофизиологические исследования показали, что когда спит левое полушарие, правый глаз остается открытым, и наоборот. Такое распределение позволяет фрегатам поддерживать ориентацию в стае, избегать столкновений и эффективно реагировать на изменения воздушных потоков. Открытый глаз птицы всегда направлен в сторону поворота во время планирования, что подчеркивает важность асимметричного контроля для стабильности полета.
«Этот тах известен своей способностью преодолевать тысячи километров над океаном, демонстрирует уникальную эволюционную адаптацию, которая позволяет ему буквально “разделять” свой мозг пополам, обеспечивая отдых одной половины, в то время как другая продолжает контролировать полет и навигацию. Автор фото: Joel Sartore»
Кратковременный REM-сон и экстремальные условия
Исследователи обнаружили, что фрегаты способны короткое время находиться в фазе быстрого сна (REM-сон) обоими полушариями одновременно, даже во время полета. Однако такие эпизоды длятся всего несколько секунд и происходят преимущественно при наборе высоты в восходящих термальных потоках. В состоянии REM-сна мышечный тонус резко снижается, что могло бы привести к потере высоты или даже падению, поэтому эти периоды сна очень короткие и строго контролируются условиями окружающей среды. Учитывая, что перья фрегатов не имеют водоотталкивающего масла, падение в воду для них опасно, и поэтому сон в полете — это результат высокого уровня эволюционной специализации нервной системы.
Несмотря на наличие механизма сна во время полета, общая продолжительность отдыха фрегатов в воздухе крайне низка по сравнению с их наземным режимом. Согласно данным телеметрии, во время длительных перелетов эти птицы спят в среднем менее часа в сутки, причем этот сон разбит на сотни коротких эпизодов продолжительностью от нескольких секунд до минуты. В отличие от этого, на суше фрегаты могут отдыхать более 12 часов в сутки. Такая особенность заставляет ученых пересмотреть классические представления о последствиях депривации сна. Способность фрегатов сохранять высокую когнитивную и физическую активность при минимальном отдыхе указывает на то, что экологические условия могут кардинально изменять биологические потребности организма ради выживания в суровых условиях открытого океана.