Как птицам удается спать во время полета April 16th, 2017
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.
Следящие устройства надели фрегатам.
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.
Recent Posts from This Journal
БЫЛ ЛИ ГЕНОЦИД РУССКОГО НАРОДА В СССР?
Самое яркое политическое шоу 2019 года! Первые клубные дебаты SVTV. Тема: «Был ли геноцид русского народа в Советском Союзе?» Дебатируют русский…
М.В ПОПОВ VS Б.В. ЮЛИН - Фашизм на экспорт
Дебаты на тему "Фашизм на экспорт" между профессором Поповым и военным историком Юлиным Проголосовать о том кто победил по вашему…
Маленькая девочка плачет по СССР: В Советском Союзе все было настоящее
Тупики капиталистической экономики
Кризис - самое время избавляться от иллюзий, рожденных в период стабильности, когда казалось, что все действительное разумно, а все…
Насилие (над женщинами и детьми) и общественная безопасность. Антон Беляев
Антон Беляев, специалист по математическому моделированию в области общественной безопасности и проектирования производств, бывший участник…
Семейный раздел: что на самом деле изображено на картине
Картина Василия Максимова "Семейный раздел" (1876) — типичная передвижническая картина, посвященная ушедшим реалиям. Основная…
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!
Вопрос «Спят ли птицы на лету?» кажется нелепым: ведь птице нужно работать крыльями и одновременно смотреть, куда летишь. Какой тут сон! Это всё равно что спросить у спортсмена, может ли он заснуть на бегу. Само собой разумеется, чтобы поспать, птицам надо куда-нибудь сесть, и мы часто видим голубей, воробьёв, ворон, уток спящими на деревьях, проводах или просто на земле.
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 ) - 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.
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.
Следящие устройства надели фрегатам. Don Mammoser | Shutterstock
Результаты исследования Нилса Раттенборга (Niels Rattenborg ) 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.
Zixian | Shutterstock
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.