Вопрос «Спят ли птицы во время полета?» может показаться абсурдным: ведь для полета птицам необходимо работать крыльями и следить за направлением. Как же тут можно уснуть! Это похоже на то, чтобы спросить спортсмена, может ли он заснуть во время бега. Очевидно, что для того, чтобы отдохнуть, птицам нужно приземлиться, и мы часто наблюдаем, как голуби, воробьи, вороны и утки спят на деревьях, проводах или просто на земле.
Тем не менее, существуют пернатые, которые совершают длительные перелеты и чувствуют себя в воздухе комфортнее, чем на земле. К таким птицам относятся, например, стрижи. Мигрирующие виды стрижей преодолевают тысячи километров. На земле их можно увидеть лишь в период высиживания яиц, так как их короткие лапки не позволяют им передвигаться по земле.
Несколько лет назад ученые из Швейцарского орнитологического института, стремясь лучше понять поведение этих птиц во время миграций, прикрепили к нескольким белобрюхим стрижам специальные датчики, которые фиксировали их перемещения. Эти устройства были достаточно легкими и компактными, чтобы не мешать птицам. Исследования показали, что во время зимовки стрижи вообще не садятся на землю. Более двухсот дней они непрерывно летают над Западной Африкой и вряд ли проводят всё это время без сна.
Другим примером длительного полета являются большие фрегаты. Их жизнь неразрывно связана с морем и побережьем, однако они не умеют плавать и нырять. Фрегаты ловят рыбу с поверхности воды, следуя за хищниками, которые гонят косяки рыб, и за течениями, выносящими пищу из глубин.
Летом текущего года в журнале «Science» была опубликована статья, в которой утверждается, что фрегаты могут находиться в воздухе без посадки на протяжении двух месяцев. Они тратят мало энергии, используя восходящие потоки воздуха, поднимаясь на высоту до 4 км и медленно снижаясь в течение нескольких часов. Скорее всего, им удается вздремнуть во время парения, однако для окончательных выводов необходимо регистрировать сигналы активности мозга у летающей птицы.
Кажется, что такой эксперимент невозможно провести, но исследователи из Орнитологического института Общества Макса Планка и Цюрихского университета разработали устройство, которое фиксирует электрические ритмы мозга фрегата, положение его головы, стиль полета (планирует ли птица или машет крыльями), а также скорость и направление движения. Прибор был изготовлен небольшим, чтобы его можно было надеть на голову птицы без причинения ей дискомфорта. Для эксперимента были выбраны пятнадцать взрослых самок с Галапагосских островов, которые как раз начали выкармливать птенцов. На протяжении нескольких дней птицы кормились над океаном, преодолев в сумме около 3000 км, а затем возвращались на берег, где их снова ловили и снимали устройство слежения с записанными данными.
Что же показали эти данные? Как известно, сон состоит из двух основных фаз, отличающихся не только по электрической активности мозга, но и по общей физиологии: медленной, которая делится на несколько стадий, и быстрой, или REM-фазы (от английского «rapid eye movements» — быстрые движения глаз). В быстрой фазе сна, в отличие от медленной, глаза начинают двигаться под веками, изменяется дыхание и частота сердечных сокращений, а мозговые ритмы выглядят так, будто мозг бодрствует. В статье, опубликованной в «Nature Communications» в августе текущего года, сообщается, что днем фрегаты не спят, но с наступлением ночи в их мозге появляются ритмы медленного сна. «Сонные» ритмы у птиц возникали в основном в одном полушарии, но иногда оба полушария «засыпали» одновременно.
Однополушарный сон, когда полушария чередуют периоды бодрствования и сна, не является редкостью. Так спят некоторые водные млекопитающие (тюлени, дельфины, ламантины) и некоторые птицы. Бодрствующая часть мозга помогает плыть, если это водное животное, или следить за окружающей обстановкой. Например, в стае птиц особи, находящиеся на краю, во время сна держат один глаз открытым, чтобы вовремя заметить приближающегося хищника (понятно, что именно бодрствующее полушарие связано с открытым глазом). Похожий однополушарный сон наблюдается и у людей (см. «Наука и жизнь» № 8, 2016 г., статья «Сон на новом месте») — он активируется, когда нам приходится спать в незнакомых условиях. Однако, в отличие от животных, полушария мозга человека не сменяют друг друга «на посту», то есть бодрствующее полушарие не прекращает свою работу до самого утра.
Над океаном фрегаты не боятся хищников, но им необходимо поддерживать правильное направление полета. Поднимаясь по спирали на восходящих потоках воздуха, они держат открытым тот глаз, который смотрит в сторону поворота. Соответственно, распределяются и обязанности полушарий: какое сейчас спит, а какое — нет. Довольно редко медленный сон у фрегатов сменяется быстрым, который длится всего несколько секунд.
Быстрый сон у млекопитающих и птиц различается. У животных он длится от нескольких до десятков минут и сопровождается полным расслаблением мышц. У птиц быстрый сон значительно короче, и они каким-то образом сохраняют тонус в некоторых мышцах. Например, несмотря на быстрый сон, птицы могут продолжать стоять на одной ноге. Фрегаты во время быстрого сна хотя и опускают голову вниз, но не сбиваются с курса. В итоге фрегаты спят в воздухе всего 42 минуты в сутки, тогда как на земле они могут спать до 20 часов. Периоды «земного сна» у фрегатов длиннее, а сам сон становится глубже, чем в воздухе — вероятно, это связано с хронической нехваткой сна во время полетов. Возможно, и другие птицы, проводящие в воздухе по несколько дней, спят аналогичным образом — по чуть-чуть, отключая полушария по отдельности.
