какая птица может спать во время полета
Почему некоторые птицы готовы пожертвовать своей жизнью во имя сна?
Пожалуй, у каждого из нас хотя бы однажды в жизни было такое состояние, при котором мы были бы готовы отдать все, что имеем, лишь бы только оказаться в теплой и уютной постели после тяжелого рабочего дня. Как сообщается в журнале Current Biology, не только человеческие особи обладают таким свойством. Совсем недавно было обнаружено, что некоторые перелетные птицы готовы поплатиться даже своей жизнью просто за то, чтобы вздремнуть. Почему же они так поступают? Что же, давайте попробуем разобраться вместе.
Спят ли птицы в полете?
Когда вы едете на машине во время долгого путешествия, у вас всегда есть возможность как следует отдохнуть в придорожном отеле или хотя бы в собственном авто. К большому сожалению, у птиц такой возможности нет. Но даже несмотря на этот печальный факт, большинство птиц давно приспособилось ко сну во время длительного перелета. Так, стрижи научились спать прямо во время полета! Кроме того, эти удивительные существа первые несколько лет своей жизни проводят постоянно находясь в воздухе. На землю стрижи возвращаются только тогда, когда им будет необходимо выводить птенцов.
Другим эволюционным путем пошли, а вернее, полетели, аисты. Для того, чтобы преодолеть большое расстояние с минимальными временными потерями, эти птицы также приспособились ко сну в воздухе, но с одним небольшим “но”. Так, для того, чтобы как следует выспаться во время перелета, самые уставшие аисты перестраиваются в середину клина и частично засыпают, ориентируясь во сне на крики своих собратьев. Когда спустя 10-15 минут (именно столько времени этим птицам хватает на отдых) аисты просыпаются, следующая партия аистов сменяет отдохнувших и засыпает в центре клина.
Аисты могут спать во время полета
Кстати говоря, сколько времени вы тратите на сон в сутки? Поделитесь любопытной историей взаимоотношений себя и своей подушки в нашем Telegram-чате или на официальном канале в Яндекс.Дзен.
Зачем птицы жертвуют своей жизнью ради сна?
Согласно мнению ученых-орнитологов, многие мигрирующие певчие птицы предпочитают спать на земле с головой, спрятанной под перьями. Таким простым образом многие виды птиц способны длительное время сохранять тепло и энергию, однако при этом постоянно подвергаясь опасности быть атакованными наземными хищниками. Кроме того, исследователями было доказано, что столь опасную для сна позу принимают те птицы, которые по каким-то причинам лишены внутренней жировой прослойки или птицы, крайне истощенные полетом.
Перелетные птицы часто рискуют своей безопасностью для того, чтобы сохранить энергию
Несмотря на гораздо более спокойное положение во время сна, кажущаяся удобной поза на самом деле сильно замедляет реакцию птиц на звук потенциальной опасности. Птицы, пребывающие в несколько лучшей форме, чаще всего спят с головой, обращенной вперед, оставаясь при этом более бдительными перед лицом возможной угрозы.
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
Исследование ученых показало, что погодные явления, которые усиливаются в результате глобального потепления климата, активизируют неизлечимое аутоимунное заболевание. У пациентов начинает прогрессировать рассеянный склероз, усиливаются его симптомы.
Во всех диетических продуктах вместо сахара используются искусственные подсластители. 🍬 Как правило, им является сахарин, который в составе упоминается как Е 954. Это вещество было изобретено совершенно случайно и как вы думаете, полезно ли оно?
В Японии найден вирус, который повышает температуру тела, нарушает аппетит и приводит к болезням печени. 🦠 Ученые дали новому вирусу название Эдзо и на данный момент следят за его распространением. Насколько он опасен для жизни людей?
Спят ли птицы на лету?
Но среди пернатых есть такие, которые совершают очень долгие перелёты и вообще чувствуют себя в воздухе лучше, чем на земле. Это, например, стрижи. Перелётные виды стрижей мигрируют на тысячи и тысячи километров. На земле их можно увидеть только тогда, когда они высиживают яйца. Стрижиные лапки так коротки, что ходить по земле они не могут.
Несколько лет назад исследователи из Швейцарского орнитологического института, желая узнать больше о поведении этих птиц во время перелётов, прикрепили к нескольким белобрюхим стрижам специальные датчики, которые записывали все перемещения пернатых и при этом были достаточно маленькими и лёгкими, чтобы никак их не стеснять. Оказалось, что во время зимовки стрижи вообще не садятся на землю. Более двухсот дней они безостановочно летают над Западной Африкой и вряд ли всё это время проводят без сна.
Другой пример длительного беспосадочного перелёта демонстрируют большие фрегаты. Вся их жизнь связана с морем и побережьем, однако плавать и нырять они не умеют. Рыбу фрегаты выхватывают с поверхности воды, следуя за водными хищниками, гоняющими косяки рыб, и за течениями, выносящими что-нибудь съедобное из морских глубин.
Летом нынешнего года в журнале «Science» была опубликована статья, авторы которой утверждали, что фрегаты способны провести в воздухе без посадки два месяца. Энергии они тратят мало: пользуясь восходящими потоками воздуха, птицы поднимаются на высоту до 4 км и оттуда медленно, в течение нескольких часов, снижаются. Скорее всего, им удаётся вздремнуть во время парения, но, чтобы убедиться в этом со всей определённостью, а не по косвенным свидетельствам, нужно регистрировать сигналы активности мозга у летящей птицы.
Подобный, казалось бы, невозможный эксперимент всё-таки удалось провести. Исследователи из Орнитологического института Общества Макса Планка и Цюрихского университета разработали устройство, регистрирующее электрические ритмы мозга фрегата, положение его головы, манеру полёта (планирует птица или машет крыльями), скорость и направление движения. Прибор сделали небольшим, чтобы можно было надеть его на голову птицы, не причиняя ей беспокойства. Для эксперимента отобрали пятнадцать взрослых самок с Галапагосских островов, которым как раз пришла пора выкармливать птенцов. В течение нескольких дней птицы кормились над океаном (расстояние, которое они в сумме покрыли за это время, составило около 3000 км), а потом возвращались на берег, где их снова ловили и снимали с головы устройство слежения с записанными данными.
Что же это за данные? Как мы помним, сон состоит из двух продолжительных фаз, отличающихся не только по электрической активности мозга, но и по общей физиологии: медленной, которая сама по себе распадается на несколько стадий, и быстрой, или REM-фазы (от английского выражения «rapid eye movements» — быстрые движения глаз). В быстрой фазе сна, в отличие от медленной, глаза начинают двигаться под веками, меняется дыхание и частота сердечных сокращений, а мозговые ритмы выглядят так, будто мозг бодрствует. В статье в «Nature Communications», опубликованной в августе нынешнего года, говорилось, что днём фрегаты не спали, а вот с наступлением ночи в их мозге появлялись ритмы медленного сна. «Сонные» ритмы у птиц возникали большей частью только в одном полушарии, но порой «засыпали» оба полушария одновременно.
Однополушарный сон, когда полушария спят по очереди, — не такая уж редкость. Так спят некоторые водные млекопитающие (тюлени, дельфины, ламантины) и некоторые птицы. Та часть мозга, которая бодрствует, помогает плыть, если это водный зверь, или просто следит за тем, что происходит вокруг. Например, в птичьей стае особи, которые находятся с краю, во время сна держат один глаз открытым, чтобы вовремя заметить приближающегося хищника (понятно, что именно бодрствующее полушарие связано с открытым глазом). Какое-то подобие однополушарного сна есть и у людей (см. «Наука и жизнь» № 8, 2016 г., статья «Сон на новом месте») — он включается, когда нам приходится спать на новом месте. Правда, в отличие от животных, полушария мозга человека не сменяют друг друга «на посту», то есть бодрствующее полушарие бодрствует до самого утра.
Над океаном фрегаты могут не бояться хищников, однако им нужно поддерживать правильное направление полёта. Поднимаясь по спирали на восходящих потоках воздуха, они держат открытым тот глаз, который смотрит в направлении поворота. Соответственно распределяются и обязанности полушарий: какому сейчас спать, а какому — нет. Довольно редко медленный сон сменяется у фрегатов быстрым, который длится всего несколько секунд.
Быстрый сон у млекопитающих и у птиц разный. У зверей он длится от нескольких минут до нескольких десятков минут и сопровождается полным расслаблением мышц. У пернатых быстрый сон намного короче, и при этом 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 роняли голову вниз, но не сбивались с курса. В сумме, однако, фрегаты спят на лету мало, всего 42 минуты в сутки, тогда как на земле они тратят на сон иногда по 20 часов. Периоды «земного сна» у фрегатов длятся дольше, а сам сон делается глубже, чем в воздухе, — вероятно, всё-таки сказывается хроническая нехватка сна во время полёта. Вполне возможно, что и другие птицы, проводящие в полёте по несколько дней, спят таким же образом — по чуть-чуть — и выключают полушария по отдельности.
Как птицы спят во время перелетов
Как птицам удается спать во время полета
Некоторые птицы, как известно, способны совершать невероятно продолжительные перелеты, которые до сих пор оставались загадкой для ученых. Некоторые исследователи выдвигали предположение о том, что перелетные птицы каким-то образом умеют спать во время полета. Новый эксперимент, проведенный международной группой ученых, доказал эту теорию, продемонстрировав, что птицы действительно могут вздремнуть, продолжая полет за счет парения на восходящих воздушных потоках
Хорошо известно, что такие птицы, как стрижи, кулики, способны преодолевать огромные расстояния во время миграций. Поэтому, предполагают ученые, у таких птиц должна быть развита способность на какое-то время отключать одну половину мозга, давая отдых другой и не рискуя при этом разбиться в полете. Аналогичным механизмом регуляции сна обладают дельфины. Он позволяет им держаться на плаву, не идя на дно, во время сна.
Что касается фазы быстрого сна, то следует отметить, что она у птиц отличается от аналогичного вида сна у млекопитающих. В отличие от человека, у которого фазы быстрого сна продолжительны и вызывают полную потерю мышечного тонуса, у птиц эта фаза длится всего несколько секунд. Тем не менее, из-за потери мышечного тонуса голова птиц во время быстрого сна опускается, но на сам полет это никак не влияет.
Несмотря на эту удивительную способность спать во время полета, общая продолжительность сна фрегатов оказалась крайне мала. В среднем эти птицы спали всего 42 минуты в сутки. В противоположность этому, эти же птицы обычно спят по 12 часов в сутки, когда остаются на суше. Такой разительный контраст в поведении птиц остается загадкой для ученых.
Способность птиц спать на лету доказали энцефалограммой
Самка большого фрегата с размещенными на голове и спине инструментами
Niels Rattenborg et al., 2016
Ученые сумели получить электроэнцефалограммы у фрегатов в полете, подтвердив, что птицы способны спать на лету как обоими полушариями мозга, так и каждым попеременно. При этом они обходятся лишь считанными минутами сна в сутки, – пишут авторы статьи, опубликованной журналом Nature Communications.
Некоторые птицы способны оставаться в воздухе целые дни и недели. Однако полет требует большой концентрации и, как считается, невозможен в периоды полноценного сна. Поэтому многие ученые предполагают, что птицы способны спать попеременно то одним, то другим полушарием. Это мнение поддерживается работой Нильса Раттенборга (Niels Rattenborg) и его коллег, показавших, что утки, оказавшиеся по границам сбившейся на ночевку группы, погружаются в сон лишь одним полушарием, оставляя полуоткрытым противоположный глаз, который следит за происходящим снаружи.
С другой стороны, несколько лет назад Раттенборг, а также работающий в Швейцарской высшей технической школе (ЕТН) Цюриха нейробиолог Алексей Высоцкий (Alexei Vyssotski) и их коллеги обнаружили, что самцы куликов-дутышей, ухаживая за самками в течение трехнедельного периода спаривания, сохраняют полноценную активность, невзирая на почти полное отсутствие сна. Эти результаты указывают на высокую адаптированность некоторых птиц к длительной депривации сна, что может использоваться и в долгих перелетах. Так или иначе, но достоверных нейрофизиологических наблюдений за сном непосредственно во время полета до сих пор не проводилось, и новая работа Раттенборга, Высоцкого и их соавторов из Европы, США и ЮАР стала первой.
Ученые разработали миниатюрные приборы для проведения электроэнцефалографии (ЭЭГ) у больших фрегатов (Fregata minor) – крупных морских птиц, способных неделями и даже месяцами летать над океаном в поисках пищи. Приборы были хирургически имплантированы на твердые оболочки мозга 15-ти самок фрегатов, гнездящихся в эквадорском национальном парке Галапагос. Полумиллиметровые, покрытые золотом датчики по тонким проводам передавали данные на накопитель, который закреплялся на коже птицы. Здесь же располагались акселерометры, датчики GPS и источник питания – общий вес всех инструментов составил всего 55 г, менее 5 процентов от массы самих птиц.
Расположение датчиков ЭЭГ: красным показаны измеряющие электроды на обоих полушариях головного мозга птицы, зеленым – заземляющий
Niels Rattenborg et al., 2016
После необходимого периода восстановления фрегаты отправлялись в океан на охоту, иногда покрывая до 3000 км за 10 дней непрерывного полета. По прилету на Галапагосы 14 из 15 самок удалось поймать и снять с них приборы, позволив затем восстановиться и вернуться на волю.
Анализ собранных данных показал, что птицы оставались в бодрствующем состоянии в течение всего светового дня и большую часть ночи. Однако время от времени по ночам на ЭЭГ фиксировался кратковременный переход мозга к активности, характерной для медленноволнового сна (Slow Wave Sleep, SWS) птиц. Такой сон продолжался всего несколько минут и мог охватывать как оба полушария, так и лишь одно из них. Интересно, что, судя по показаниям акселерометров, «однополушарный» сон сопровождался медленным и расслабленным парением фрегатов в восходящих потоках воздуха. Поднимаясь в них по спирали, птицы – как утки в упомянутой выше работе – сохраняли бодрствование смотрящим наружу глазом и соответствующим полушарием мозга.
Кроме того, все то время, пока на ЭЭГ фиксировался полноценный «двухполушарный» сон, фрегаты сохраняли совершенно нормальный контроль над полетом. Он не утрачивался даже в фазу сна с быстрыми движениями глаз (Rapid Eye Movement, REM): датчики отметили расслабление мышц шеи, так что птицы несколько секунд «клевали головой» в полете, при этом продолжая движение. Вместе с тем, REM-сон продолжался еще меньше, чем фазы SWS. Они наступали краткими – в несколько минут – периодами, так что за время своих путешествий фрегаты проводили во сне в среднем лишь около 42 минут за сутки.
Когда фрегаты находятся на земле, они спят в среднем по семь часов. Таким образом, продолжительность сна в полете составляет только 7 процентов обычного. Механизмы, которые обеспечивают им способность сохранять нормальное состояние организма в условиях такой выраженной депривации сна, пока неизвестны. Однако именно они особо интересуют ученых: как замечают Раттенборг с соавторами, эта адаптированность к депривации может дать ключ к понимаю как природы сна, так и последствий его отсутствия.
Ученые доказали, что птицы способны спать во время полёта
Учёные из Института орнитологии Макса Планка впервые наблюдали за тем, как птицы спят во время полёта.
Это открытие, по словам исследователей, поможет объяснить, как пернатым удаётся летать в течение нескольких дней (или даже недель) и не уставать.
Во время исследования, ученые следили за фрегатами – морскими птицами, которые неделями летают над океаном в поисках рыбы.
Оказалось, что активно охотятся эти пернатые только днем, а вот после заката, переходят в стадию медленного сна, но при этом продолжают летать. Правда, длиться такой сон всего несколько минут и чаще всего в этот момент птицы используют только одно полушарие, что, кстати, исследователи и ожидали обнаружить.
Вместе с тем анализ полученных данных зафиксировал также, что впадать в фазу медленного сна в одно и то же время могут и сразу оба полушария. То есть птицы управляют полётом, даже когда весь мозг находится в «спящем режиме». Полноценный же медленный сон, как правило, происходит во время того, как птицы кружат в восходящих воздушных потоках и в этот момент им не нужно махать крыльями.
Удивило ученых и то, что фрегаты обычно предпочитают короткий сон. Дело в том, что он длится примерно один час в день – и это менее 10% времени, которое птицы тратят на сон на земле.
Объяснить происходящее орнитологи пока не могут, поэтому исследования продолжатся и возможно помогут понять, почему люди, как и многие животные, от потери сна страдают, а некоторые птицы нет.
Учёные измеряли активность мозга фрегатов с помощью небольшого устройства, которое отслеживало электроэнцефалографические изменения, фиксируя медленный сон и фазы быстрого сна. Аппарат, который орнитологи назвали «лётным самописцем» прикрепили к 15 взрослым самкам.
Положение птиц и высоту полёта отслеживал встроенный датчик GPS. Наблюдения продолжались десять дней и за это время фрегаты пролетели несколько тысяч километров, передает портал «Живая планета Discovery».
Фрегаты обитают в тропиках и субтропиках. Их ближайшие родственники — бакланы и пеликаны. Самым крупным из 5 видов считается великолепный фрегат. Длина его дела больше метра, размах крыльев — почти два с половиной, а вес всего полтора кг.
Большую часть времени фрегаты, повторю, проводят в воздухе над водой. Они не умеют сидеть на воде, и их крылья не приспособлены для взлета с земли, поэтому приземляются птицы только на деревья, где и строят гнезда.
Фрегаты – птицы моногамные и, по словам специалистов, дольше всех пернатых выхаживают птенцов. Обычно этот период продолжается до года. Может быть, еще и поэтому размножение происходит лишь раз в несколько лет.
В брачный период, чтобы привлечь самку, самцы издает пронизывающие крики и раздувает свой красный горловой мешок, на размер которого и ориентируются самки. Брачный союз считается заключенным, если самка начинает об него тереться.
Стоит отметить и то, что фрегаты являются национальным символом государства Науру, где пернатые помогают людям ловить рыбы. А вот полинезийцы используют фрегатов, в качестве почтовых голубей. Продолжительность жизни птиц в природе — до 26 лет.