چالش بزرگ پستانداران دریایی
چرت زدن زیر آب چطور امکان‌پذیر است؟
این موضوعی است که اگر به آن فکر کنید، عجیب و حیرت‌انگیز به نظر می‌رسد؛ جانورانی که نیاز به تنفس دارند، چطور می‌توانند زیر آب بخوابند.
اگر یک پستاندار دریایی بخواهد بخوابد، خوابیدنش به این سادگی نیست که چشم‌هایش را بسته و به خواب ناز فرو برود؛ چرا که آنها به این نیاز دارند که برای تنفس به سطح آب بیایند. در عین حال باید این نکته را درنظر داشت که این جانوران نمی‌توانند روی سطح آب شناور مانده و چرت بزنند؛ چرا که خطراتی مثل شکارچیان و همچنین از دست دادن حرارت بدنشان آنها را تهدید خواهد کرد. پس پستانداران دریایی چطور بدون آنکه خود را در معرض خطر قرار دهند، می‌خوابند؟
خواب تک نیمکره‌ای
یک راهکار این است که آنها نیمی از مغزشان را در یک زمان مشخص خاموش می‌کنند. این نوع خواب، خواب تک نیمکره‌ای نامیده می‌شود و یکی از راه‌هایی است که پستانداران دریایی مثل دلفین‌ها می‌توانند با بهره‌گیری از آن در آب‌های آزاد کمی استراحت کنند.
پاتریک میلر، زیست شناس دانشگاه سنت اندروز در این باره توضیح داده:« خواب تک نیمکره ای برای این حیوانات واقعا ارزشمند است؛ چرا که به آنها اجازه می‌دهد که در حالی که نیمی از مغزشان در خواب است، فعالیت‌شان را در سطح پائینی حفظ کنند.»
دلفین‌ها بهترین پستانداران دریایی هستند که قابلیت خوابیدن به این سبک را دارند. اسکن مغزی دلفین‌های در اسارت نشان می‌دهد که در شرایطی که یک نیمکره مغز آنها در خوابی عمیق و آرام است، نیمکره دیگر هوشیار است و بدین ترتیب آنها به معنای واقعی کلمه با یک چشم باز می‌خوابند. این سبک خوابیدن در آب‌بازسانان (دسته‌ای از پستانداران که شامل دلفین، نهنگ و گرازهای دریایی می‌شود)، رایج است؛ اما تنها مختص آنها نیست و بسیاری از گونه‌های پرندگان هم از خواب تک نیمکره‌ای استفاده می‌کنند که به آنها اجازه می‌دهد که در هنگام پرواز کردن چرت بزنند.
طبق گفته میلر، پرندگان و دلفین‌ها، از تکنیک خواب نیمه مغزشان برای اهداف مختلفی استفاده می‌کنند. مثلا در یک دسته از پرندگان، بسیاری از آنها که خارج از گروه هستند، چشمی که به سمت دیگر است را برای محافظت از دسته باز نگه می‌دارند تا شکارچیان احتمالی را زیر ذره‌بین داشته باشند؛ اما دلفین‌ها برعکس این عمل می‌کنند و در هنگام خواب، چشمی را که رو به سمت گله است باز نگاه می‌دارند تا از هرگونه جدایی و فاصله احتمالی اجتناب کنند.
امابعید به نظر می رسد که همه آب باز سانان، توانایی خواب تک نیمکره ای را داشته باشند. برخی از آنها از خواب دو نیمکره ای بهره می‌برند که در آن هر دو نیمکره مغز به خواب می‌رود؛ درست مشابه با انسان‌ها و اکثر پستانداران دیگر.
میلر در این باره گفته:« اندازه گیری فعالیت‌های مغز حیوانات در دریا، مثل نهنگ اسپرم، نهنگ آبی یا نهنگ عنبر که قادر به اسیر کردن آنها نیستیم بسیار دشوار است و در این موارد، بررسی سوابق رفتاری آنها بهترین شاخص برای بررسی رفتار خوابشان است.»
استفاده از برچسب‌های نظارتی
در موارد دیگر، محققان می‌توانند برچسب هایی را روی حیوانات بچسبانند تا بر رفتار آنها نظارت داشته باشند. مطالعه‌ای در سال ۲۰۰۸ توسط میلر انجام شد که طی آن برچسب‌های مکشی به نهنگ‌های اسپرم متصل گردید. این برچسب‌ها نشان دادند که این نهنگ‌ها در اقیانوس‌های باز، خواب‌های کوتاه مدتی دارند. نهنگ‌ها شیرجه‌های کم عمقی در زیر سطح آب انجام می‌دهند و سرعت شنا کردنشان را تا حد توقف کاهش می‌دهند و با تنبلی به سمت بالا حرکت می‌کنند. حرکت رو به بالای آنها، احتمالا به دلیل وجود روغن شناور معروف به اسپرماستی در سر آنهاست.
در هنگام خواب، غلاف‌های کامل نهنگ‌ها را می‌توان درست زیر سطح اقیانوس دید. در طول این مدت، حیوانات کاملا بدون واکنش هستند و این حکایت از آن دارد که در خواب عمیقی فرو رفته‌اند. البته این حیوانات فقط می توانند برای بیست دقیقه زیر آب استراحت کنند و بعد از آن نیاز دارند تا به روی سطح آب آمده و تنفس کنند. زمانی که نهنگ، نفس گرفت، دوباره برای استراحت زیر آب می‌رود و ممکن است این رفتار را برای ۳.۵ ساعت ادامه دهد.
فوک‌های فیل شمالی، نیز با هردو نیمکره مغزشان می‌خوابند و در دوره‌های مشابه کوتاهی چرت می‌زنند. در سال ۲۰۲۳ توسط جسیکا کندال بار، محقق فوق دکترا در موسسه اقیانوس‌شناسی اوشنگرافی، در دپارتمان دانشگاه کالیفرنیا، موفق شد تا برای اولین بار، فعالیت مغز یک پستاندار در دریا را نظاره کند. کندال بار و همکارانش دریافتند که فوک‌ها به عمق ۳۰۰متری آب شیرجه می‌زنند و در آن نقطه، مغز آنها کند شده و وارد خواب REM (خواب حرکت سریع چشم) می‌شوند. فوک‌ها زمانی که در فاز خواب REM هستند، وارونه می‌شوند و در حالتی که به خواب ادامه می‌دهند،به صورت دایره‌ای آرام می‌چرخند.
کندال بار در یک ویدیو در یوتیوب به توصیف این بررسی پرداخته و گفته:« فوک‌هایی که در اقیانوس می‌خوابند، در طول دوره خواب REM صد درصد وارونه می‌شوند و این بدان معناست که آنها هم دقیقا مثل ما انسان‌ها، در زمان خواب REM فلج می‌شوند.»
به احتمال زیاد به دلیل ریسک شکار شدن، فوک‌ها، کل زمان خواب خود در دریا را به حدود دو ساعت در روز محدود می‌کنند. طبق گفته محققان، بدین ترتیب آنها رقیب رکورددار کمترین میزان خواب در تمام پستانداران هستند که در حال حاضر با ۲ ساعت خواب در روز در اختیار فیل آفریقایی است.
