Ученые доказали, что птицы могут спать в полете

Способность птиц засыпать во время полёта. Об этом умении пернатых подозревали уже давно, но только сейчас её смогли доказать. Интересно, что новое исследование также показывает, что способ немного вздремнуть в полёте гораздо более необычен, чем предполагалось.

Открытие, по словам исследователей, наконец-то поможет объяснить, как птицам удаётся летать в течение нескольких дней (или даже недель) и не уставать.

Орнитологи не до конца понимали, что именно происходит с птицами во время полёта: то ли они бодрствуют на протяжении всего путешествия, то ли используют только одно полушарие мозга, в то время как другое отдыхает. Так, например, было установлено, что утки способны погружаться в сон только одним полушарием , чтобы даже во сне оставаться бдительными и вовремя заметить приближение хищника. Ранее та же особенность наблюдалась и у дельфинов. Кстати, .

В новом исследовании немецкие учёные измерили активность мозга фрегаты - морской птицы, которая, как известно, способна неделями летать над океаном в поисках рыбы. Команда разработала небольшое устройство, которое отслеживало электроэнцефалографические изменения активности мозга птиц. Аппарат, который они прозвали "лётный самописец", прикрепили к 15 взрослым самкам фрегат. Устройство могло фиксировать медленный сон (slow wave sleep) и фазы быстрого сна (rapid eye movement sleep).

Команда наблюдала за активностью мозга на протяжении десяти дней, во время которых птицы пролетели порядка трёх тысяч километров. Кроме того, встроенный датчик GPS отслеживал положение птиц и высоту полёта. После того, как пернатые вернулись, орнитологи собрали "лётные самописцы" для анализа данных записей и очень удивились полученным результатам.

В течение дня птицы бодрствовали и активно искали рыбу, но как только Солнце садилось, птицы переходили в стадию медленного сна и при этом продолжали летать. Правда, длился такой сон всего несколько минут.

Чаще всего птицы использовали только одно полушарие во время сна, что исследователи и ожидали обнаружить. Но электроэнцефалографические показатели также зафиксировали, что и оба полушария сразу могли впадать в фазу медленного сна в одно и то же время, что неожиданно предполагает: птицы в состоянии управлять полётом даже когда весь мозг находится в "спящем режиме".

Полноценный медленный сон, как правило, происходил во время того, как птицы кружили в восходящих воздушных потоках и им не нужно махать крыльями.

Но, пожалуй, самым большим сюрпризом оказался тот факт, что, несмотря на эту уникальную возможность, сами фрегаты довольствовались в большинстве случаев коротким сном. Он длился не более одного часа в день - в среднем всего 42 минуты. Это менее 10% времени, которое птицы тратят на сон на земле.

Учёные пока не понимают, почему так происходит: предстоит ещё много исследований. "Почему они спят так мало в полёте даже ночью, когда они редко находят корм - для нас это загадка", — говорит автор исследования Нильс Раттенборг (Niels Rattenborg).

По мнению специалистов, изучение этого вопроса в будущем поможет и людям. "До конца неизвестно, почему мы, как и многие животные, в то время как некоторые птицы могут не спать долгое время", — уточняет Раттенборг.

Результаты исследования Нилса Раттенборга из Института Макса Планка и его коллег из ряда других институтов были опубликованы в журнале Nature Communications. Ученые представили доказательства того, что во время полета птицы могут спать, либо сохраняя одну половину мозга в состоянии активности, либо временно отключая оба полушария мозга. Примечательно, что перелетные птицы сохраняют свою навигационную способность даже во время так называемого «быстрого сна», при котором организм временно теряет мышечный тонус.

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.

Тем не менее, до сего момента никаких конкретных научных доказательств этого предположения не существовало. Чтобы получить подтверждение своей теории, Раттенборг и его коллеги непосредственно зафиксировали активность мозга птиц по время полета. Их целью было установить, какой тип сна - медленноволновой или быстрый - присутствует у птиц во время длительных полетов.

Совместно с исследователями из Университета Цюриха и Швейцарского федерального технологического института команда Раттенборга разработала небольшое устройство, которое привязывали к голове птицы и которое записывало активность мозга, а также фиксировало движения головы птицы.

В качестве объектов исследования были выбраны фрегаты, которые гнездятся на островах Галапагос. Этим птицам часто приходится проводить по несколько недель в полете над океаном в поисках добычи. В результате в рамках исследования с маленьким устройством на головах фрегаты пролетели порядка 3000 километров без остановки на отдых.

После снятия регистраторов и анализа данных о полете исследователи сделали удивительные открытия. Оказалось, что птицы бодрствовали лишь в течение светового дня, но после захода солнца они переходили в режим парения (в отличие от режима активного поиска пищи), а прибор начинал фиксировать медленноволновой сон, который мог продолжаться до нескольких минут.

Любопытным и совершенно неожиданным для ученых оказалось то, что медленноволновой сон мог фиксироваться как в одном полушарии (как и предполагали исследователи изначально), так и в обоих полушариях одновременно. Исследователи пришли к выводу, что в целом птицы не нуждаются в постоянной активности одного из полушарий мозга для аэродинамического управления. Впрочем, подобный сон встречался в рамках данного исследования довольно часто, когда птицы, кружась, поднимались на воздушных потоках вверх. Это говорит о том, что птицы в буквальном смысле спали одним глазом, другим наблюдая за тем, чтобы не столкнуться с препятствиями.

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.

Учёные из Института орнитологии Макса Планка впервые наблюдали способность птиц засыпать во время полёта. Об этом умении пернатых подозревали уже давно, но только сейчас её смогли доказать. Интересно, что новое исследование также показывает, что способ немного вздремнуть в полёте гораздо более необычен, чем предполагалось.

Фрегаты могут спать на лету, отключая то одно полушарие мозга, то сразу два.
Фотография B. Voirin.

Орнитологи не до конца понимали, что именно происходит с птицами во время полёта: то ли они бодрствуют на протяжении всего путешествия, то ли используют только одно полушарие мозга, в то время как другое отдыхает. Так, например, было установлено, что утки способны погружаться в сон только одним полушарием, чтобы даже во сне оставаться бдительными и вовремя заметить приближение хищника. Ранее та же особенность наблюдалась и у дельфинов. Кстати, люди делают то же самое, когда засыпают на новом месте.

По мнению специалистов, изучение этого вопроса в будущем поможет и людям. "До конца неизвестно, почему мы, как и многие животные, сильно страдаем от потери сна, в то время как некоторые птицы могут не спать долгое время", — уточняет Раттенборг.

Научная статья по результатам исследования опубликована в издании Nature Сommunications.

Аист может спать в полёте
До пятнадцати минут.
Это вам не в самолёте
В мягком креслице вздремнуть.

Он летит под облаками,
И под крыльями страна
С разноцветными лугами,
Как на блюдечке видна.

Он свернуть не может с курса –
Верно движется вперёд.
Настоящее искусство
Продолжать во сне полёт!

О. Аленкина

Людей всегда восхищали многодневные сезонные перелеты птиц. Как они ориентируются в воздухе, чем питаются, как отдыхают.… После многолетних исследований открылось множество удивительных фактов. В частности, как спят птицы. Чем же птицы еще больше удивили ученых?

Как спят птицы

Кажется, что все птицы спят стоя, при этом их голова спрятана под крыло, а иногда они поджимают ногу. На самом деле, так спит большинство пернатых. А перед вечерним сном птицы проводят совместные концерты, напевая понятный лишь им репертуар, а потом летят на места ночлежки.

Известны случаи, когда один вид птиц слетается со всего мегаполиса на ночлежку в одно место. И вечером, пошумев, покричав, они всей неописуемо огромной стаей ложатся спать. Такая картина наблюдается в Москве, именно так поступают местные вороны, отправляясь спать на Вороново поле. Но некоторые птицы имеют свои, экзотические пристрастия в отдыхе.

Многие животные и птицы почти треть своей жизни проводят в странном состоянии - пассивное бодрствование при полной неподвижности – или спят или нет. В таком состоянии регулярно пребывают куры.

Особенности отдыха некоторых птиц

Кроме этого, многие птицы отдыхают в воздухе! Способность отдыхать в полете наблюдается у многих птиц. Так, стрижи могут расслабляться, отдыхать, скользя по ласковым потокам теплого воздуха.

А странствующий альбатрос, например, почти всю свою жизнь проводит в воздухе (5-6 лет), а вот спит он на волнах, и их высота и сила не мешают ему положить голову под крыло и подремать!

Лихорадка перед полетом

Когда ученные приступили к изучению птиц перед полетом, они определили, что им присуща излишняя тревожность. Словно они волнуются, подобно человеку, перед дальней дорогой. Они постоянно в делах, почти не отдыхают. За это предполетное время птица даже теряет в весе. Получается, что в полет они отправляются совсем не отдохнувшие.

Клин летит – аист спит!

Интересные результаты были получены при изучении поведения аистов в полете! Оказывается, аист -птица спящая на лету.Чтобы определить, что происходит с летящим ключом, ученые прикрепили на грудь птицам специальные чувствительные датчики, которые регистрировали деятельность сердца. И получили неожиданные результаты. В определенный промежуток времени, продолжительностью 10-15 минут, сердце замедляло свою работу так же, как и во время сна. После этого показатели возвращались в норму. То есть, во время полета аист спит.

Для этого птица перемещается внутрь стаи, и, продолжая лететь, дремлет. А ритмичный шелест крыльев летящих рядом собратьев и их крики позволяют не потеряться и не упасть. За это недолгое время аист восстанавливает силы и вновь возвращается в крайние ряды, а его место занимает следующий соня. Такая смена караула происходит постоянно, и это позволяет птицам делать лишь очень короткие перерывы в полете.

Подробное изучение животного мира позволяет открыть удивительную приспосабливаемость живых организмов к тем условиям, в которых они живут или регулярно пребывают. Подобное совершенство и самоорганизация еще не доступны человеку. Уровень инстинктов и способность к выживанию у диких животных и птиц по-прежнему удивляет ученых всего мира, а их способность ориентироваться в пространстве все еще более совершенна, чем самый современный компьютер или прибор навигации!