Làm thế nào những động vật cần hít thở không khí có thể ngủ dưới nước?
Nếu động vật có vú ở biển muốn ngủ, chúng không thể chỉ nhắm mắt và trôi đi trong đêm, vì chúng cần phải nổi lên mặt nước trong thời gian ngắn để lấy không khí. Chúng cũng không thể nổi trên mặt nước và ngủ, vì điều đó khiến chúng dễ bị săn mồi và mất nhiệt. Vậy làm thế nào để các loài động vật có vú ở biển có thể nhắm mắt ngủ mà không gây nguy hiểm cho bản thân?
Một giải pháp là tắt một nửa bộ não của chúng cùng một lúc. Được gọi là giấc ngủ đơn bán cầu, đó là cách mà các loài động vật có vú ở biển, chẳng hạn như cá heo, có thể nghỉ ngơi khi ở vùng nước mở.
Patrick Miller, nhà sinh vật học tại Đại học St Andrews ở Anh, nói với Live Science: “Giấc ngủ đơn bán cầu thực sự có giá trị đối với những loài động vật này vì nó cho phép chúng duy trì mức độ hoạt động thấp trong khi vẫn ngủ”. .
Cá heo là loài động vật có vú ở biển được nghiên cứu kỹ lưỡng nhất về khả năng ngủ theo kiểu này. Quét não trên cá heo bị nuôi nhốt cho thấy rằng trong khi một bán cầu đang ở trạng thái ngủ sâu, sóng chậm thì bán cầu còn lại tỉnh táo, cho phép động vật ngủ với một mắt theo đúng nghĩa đen. Kiểu ngủ này phổ biến ở động vật giáp xác - nhóm động vật có vú bao gồm cá heo, cá voi. Ngoài ra, nhiều loài chim được biết là sử dụng giấc ngủ đơn bán cầu, thường cho phép chúng ngủ gật khi đang bay.
Nhưng theo Miller, chim và cá heo sử dụng kỹ thuật ngủ nửa não cho những mục đích khác nhau. Ví dụ, trong một đàn chim, nhiều con ở bên ngoài nhóm luôn mở mắt hướng ra xa đàn để đề phòng kẻ săn mồi. Nhưng cá heo thì ngược lại: Trong khi ngủ, chúng có xu hướng mở mắt nhìn về phía phần còn lại của đàn, có khả năng tránh bị tách rời.
Không phải tất cả các loài giáp xác dường như đều có khả năng ngủ theo kiểu đơn bán cầu. Một số sử dụng giấc ngủ hai bán cầu, trong đó cả hai bán cầu não đều chìm vào giấc ngủ, giống như con người và hầu hết các động vật có vú khác.
Miller cho biết: “Thật khó để đo lường hoạt động não của các loài động vật ngoài biển mà bạn không thể nắm bắt được, như cá nhà táng, cá voi xanh hay cá voi lưng gù”. "Trong trường hợp đó, hồ sơ hành vi là chỉ số tốt nhất của chúng tôi về hành vi giấc ngủ."
Trong những trường hợp đó, các nhà nghiên cứu có thể gắn thẻ vào động vật để theo dõi hành vi của chúng. Một nghiên cứu năm 2008 do Miller dẫn đầu đã sử dụng thẻ hút gắn trên cá nhà táng ( Physeter macrocephalus ) để chứng minh rằng chúng ngủ ngoài biển trong những khoảng thời gian ngắn. Những con cá voi thực hiện những cú lặn nông bên dưới bề mặt, giảm tốc độ bơi của chúng xuống mức dừng lại và uể oải lao lên trên. Độ cao của chúng có thể là do chất dầu nổi, được gọi là tinh trùng, trong đầu chúng.
Trong khi ngủ, có thể nhìn thấy toàn bộ đàn cá voi ngay dưới bề mặt đại dương. Trong thời gian này, các con vật hoàn toàn không phản ứng, điều này cho thấy chúng đang ở trạng thái ngủ sâu. Tuy nhiên, các loài động vật chỉ có thể nghỉ ngơi khoảng 20 phút dưới nước trước khi chúng cần ngoi lên để lấy không khí. Sau khi cá voi lấy lại hơi, nó sẽ lặn xuống dưới bề mặt để nghỉ ngơi nhiều hơn và có thể tiếp tục hành vi này trong tối đa 3,5 giờ.
Hải cẩu voi phương Bắc ( Mirounga angustirostris ) cũng là loài ngủ ở hai bán cầu và ngủ trong những khoảng thời gian ngắn tương tự. Một nghiên cứu năm 2023 do Jessica Kendall-Bar , một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Viện Hải dương học Scripps, một khoa của Đại học California, San Diego, đã lần đầu tiên có thể theo dõi hoạt động não ở một động vật có vú đang ngủ trên biển. Kendall-Bar và các đồng nghiệp phát hiện ra rằng hải cẩu lặn xuống độ sâu khoảng 1.000 feet (300 mét), tại thời điểm đó não của chúng hoạt động chậm lại và bước vào giấc ngủ chuyển động mắt nhanh (REM). Khi ở trong giấc ngủ REM, hải cẩu sẽ lộn ngược và quay chậm theo vòng tròn trong khi tiếp tục ngủ.
Kendall-Bar cho biết trong một video trên YouTube mô tả nghiên cứu : “Hải cẩu ngủ trong đại dương bị đảo lộn 100% thời gian ngủ REM, cho thấy rằng giống như chúng ta, chúng bị tê liệt trong thời gian ngủ REM” .
Có khả năng do nguy cơ bị săn mồi, hải cẩu voi giới hạn tổng thời gian ngủ trên biển chỉ khoảng hai giờ mỗi ngày, "so sánh với kỷ lục về thời gian ngủ ít nhất trong số tất cả các loài động vật có vú hiện do voi châu Phi nắm giữ (khoảng 2 giờ mỗi ngày) ", các nhà nghiên cứu viết trong nghiên cứu.
