Спят ли птицы на лету?

Тем не менее среди пернатых встречаются виды, которые проводят в воздухе очень много времени и чувствуют себя там значительно увереннее, чем на земле. К таким относятся, например, стрижи. Многие перелётные стрижи мигрируют на тысячи километров и на земле появляются лишь на время высиживания яиц. Их лапки настолько коротки, что ходить по поверхности они практически не способны.

Несколько лет назад учёные из Швейцарского орнитологического института прикрепили к нескольким белобрюхим стрижам лёгкие датчики, способные фиксировать перемещения птиц, при этом не стесняя их. Выяснилось, что во время зимовки стрижи вовсе не садятся на землю: более двухсот дней подряд они летают над Западной Африкой, и вряд ли всё это время обходятся без сна.

Другой пример длительных беспосадочных перелётов — большие фрегаты. Их жизнь тесно связана с морем и побережьем, однако плавать или нырять они не умеют. Рыбу фрегаты захватывают с поверхности воды, следуя за морскими хищниками, подгоняющими косяки, или пользуясь течениями, приносящими добычу из глубин.

Летом в журнале «Science» появилась статья, где утверждалось, что фрегаты способны оставаться в воздухе без посадки до двух месяцев. Они экономят силы, используя восходящие потоки и поднимаясь на высоту до 4 км, откуда затем медленно, в течение нескольких часов, снижаются. Вероятно, при таком парении птицы дремлют, но чтобы это подтвердить окончательно, требуются прямые записи активности мозга летящей птицы.

Подобный, на первый взгляд невозможный, эксперимент провели исследователи из Орнитологического института Общества Макса Планка и Цюрихского университета. Они создали прибор, регистрировавший электрические ритмы мозга фрегата, положение головы, стиль полёта (планирование или машущие движения), скорость и направление. Устройство сделали достаточно компактным, чтобы надеть его на голову птицы без излишнего дискомфорта. Для исследования отобрали пятнадцать взрослых самок с Галапагосских островов, которые в тот период кормили птенцов. В течение нескольких дней птицы кормились над океаном (суммарно пролетев приблизительно 3000 км), а затем возвращались на берег, где учёные извлекали устройство и анализировали записанные данные.

Какие же показатели дали записи? Напомню, сон состоит из двух длительных фаз, различающихся по электрической активности мозга и общей физиологии: медленной — с несколькими стадиями, и быстрой, или REM-фазой (от английского выражения «„rapid eye movements“» — быстрые движения глаз). Во время быстрой фазы усылаются движения глаз под веками, меняются дыхание и частота сердечных сокращений, а мозговые ритмы напоминают состояние бодрствования. В статье в «Nature Communications», опубликованной в августе, сообщалось, что днём фрегаты почти не спали, а ночью у них появлялись ритмы медленного сна. Причём «сонные» ритмы обычно возникали лишь в одном полушарии мозга, хотя иногда оба полушария «засыпали» одновременно.

Однополушарный сон — когда полушария поочерёдно отдыхают — не уникален. Так спят некоторые морские млекопитающие (тюлени, дельфины, ламантины) и отдельные птицы. Активная часть мозга обеспечивает движение у плавающих животных или следит за окружающей обстановкой. В птичьих стаях особи, находящиеся на краю, во время сна нередко держат один глаз открытым, чтобы заметить приближение хищника — это связано с тем, что бодрствующее полушарие контролирует противоположный глаз. Нечто похожее наблюдается и у людей (см. «Наука и жизнь» № 8, 2016, статья «Сон на новом месте») — когда мы спим в непривычной обстановке, одно из полушарий остаётся более бдительным, хоть и не меняется поочерёдно до утра, как у многих животных.

Над океаном у фрегатов нет особой угрозы от наземных хищников, но зато важно сохранять курс. Поднимаясь по спирали в восходящих потоках, птицы держат открытым глаз, направленный в сторону поворота. Это определяет, какое полушарие остаётся бодрствующим, а какое — отдыхает. Иногда медленный сон у фрегатов сменяется короткими эпизодами быстрого сна, длящимися лишь несколько секунд.

Быстрый сон у млекопитающих и птиц различается. У зверей он может длиться от нескольких до десятков минут и сопровождается полным расслаблением мышц. У птиц REM-фаза короче, и при этом им удаётся сохранять тонус отдельных мышц: так, во время быстрого сна многие птицы продолжают стоять на одной ноге. У фрегатов в REM-фазе голова могла опускаться, но маршрут полёта не нарушался. В целом фрегаты спят в полёте немного — всего около 42 минут в сутки, тогда как на земле их ночной сон иногда достигает 20 часов. «Земной» сон у этих птиц длится дольше и бывает глубже, что, вероятно, объясняется накоплением недосыпа в полёте. Возможно, другие виды, проводящие в воздухе по несколько дней, также «дозируют» сон и отключают полушария по очереди.