Подбородочные пингвины спят более 10 000 секунд в течение дня, чтобы сохранять бдительность во время высиживания яиц.
Будущим родителям антарктических пингвинов сложно выспаться. Морские птицы не только гнездятся многолюдными и шумными колониями, но и часто постоянно несут яйца, когда их партнеры на несколько дней отправляются в море за кормом. Чтобы защитить своих развивающихся птенцов от хищников, оставшийся родитель-пингвин должен сохранять бдительность круглосуточно.
Теперь ученые выяснили, как им удается достичь такого результата, не лишившись сна: пернатые мамы и папы спят более 10 000 микродрем в день. Результаты, опубликованные сегодня в журнале Science, показывают, что этот секундный сон составляет более 11 часов сна в день, помогая морским птицам спать, охраняя свои гнезда.
По словам соведущего автора Поля-Антуана Либуреля, исследователя Лионского центра нейробиологии во Франции, который изучает сон в животном мире, полученные результаты подчеркивают, как мало мы знаем о сне немлекопитающих, особенно птиц.
Названные в честь своего тонкого «подбородочного ремня» из черных перьев, антарктические пингвины (Pygoscelis antarcticus) гнездятся на скалистых склонах вдоль Антарктического полуострова и близлежащих островов. Хотя взрослые пингвины высотой два фута защищены от наземных хищников, их яйца и детеныши являются вкусной закуской для бурых поморников (Stercorarius antarcticus), крупных хищников, похожих на чаек, с ненасытным аппетитом. Сородичи антарктических пингвинов также могут уничтожать или выбивать яйца друг друга, когда новые родители борются за место на переполненном гнездовье.
Чтобы выяснить, как пингвины сохраняют свои гнезда в безопасности, казалось бы, даже почти не смыкая глаз, Либурель и его коллеги направились в большую колонию, где размножаются антарктические пингвины, на острове Кинг-Джордж, к северу от Антарктического полуострова.
Когда родители-пингвины меняли обязанности по гнездованию и добыче пищи, как они это делают на протяжении примерно 37-дневной фазы инкубации яиц, исследователи поймали одного члена пары и оснастили его датчиками для измерения электрической активности его мозга. Отслеживание этой активности показывает, когда мозг пингвина находится в спящем режиме. Прежде чем вернуть пингвина в гнездо, команда также прикрепила датчики к мышцам шеи птицы, чтобы отслеживать движения головы, и GPS-монитор к ее спине, чтобы отслеживать активность в море. Они также разместили видеокамеры в нескольких гнездах, чтобы напрямую наблюдать за поведением пингвинов.
В общей сложности они наблюдали за 14 антарктическими пингвинами, пока они высиживали яйца по всей колонии. На видео они наблюдали быстрые движения глаз и опускание голов, когда пингвины стояли или лежали.
Такое сонное поведение было подкреплено сигналами мозга пингвинов. Исследователи выявили активность, похожую на сон, в обоих полушариях мозга пингвина в течение дня. Эти приступы сна длились в среднем всего четыре секунды каждый. Но пингвины совершали такой «микросон» более 10 000 раз в день.
По словам Либуреля, у многих других видов наблюдается сонливое состояние, сочетающее бодрствование и сон. У людей такое поведение часто называют засыпанием. Но очень немногие виды, если таковые вообще существуют, используют эту стратегию сна постоянно.
«Хотя у других животных действительно бывает сонливость, мы не ожидали, что пингвины смогут постоянно выдерживать такую крайнюю фрагментацию сна», — говорит Либурель.
По словам Дженнифер Арнольд, биолога, изучающего эволюционную экологию морских птиц в Университете штата Пенсильвания и не участвовавшего в новом исследовании, кратковременность приступов сна антарктических пингвинов беспрецедентна.
«Результаты расширяют наши знания о птичьем сне, поскольку степень, в которой эти птицы используют микросон, поразительна», — говорит она.
В ходе собственного исследования ее команда наблюдала, как крачки используют короткие периоды закрытия глаз, что может выполнять функцию, аналогичную микросну пингвинов. Она считает, что такой короткий сон имеет «эволюционный смысл», поскольку бдительность жизненно важна для гнездящихся в колониях морских птиц.
Частичный график сна антарктических пингвинов также бросает вызов давнему убеждению, что фрагментированный отдых отрицательно влияет на качество сна. Вместо этого даже самый короткий сон может постепенно привести к качественному сну антарктических пингвинов, позволяя им по существу «спать на работе».
«Мы все знаем, что если мы спим один час, а не два, три или четыре, возникает кумулятивный эффект от большего количества сна», — говорит Либурель. «И мы подозреваем, что то же самое происходит и с пингвинами».