Jak spí delfíni a velryby – jednoduché vysvětlení složité otázky – techno

Mořští savci nemohou jen tak zavřít oči a strávit noc na dně. Potřebují se čas od času dostat na povrch, aby získali vzduch. Delfíni a velryby jsou savci, a proto nemohou pod vodou dýchat. Nasávají vzduch na povrchu a poté se na určitou dobu ponoří do vody. Delfíni používají k nasávání kyslíku orgán zvaný foukací dírka (obdoba lidského nosu) a velryby otvor na hlavě, kterým nasávají vzduch do průdušnice a následně si jím plní plíce. Nemohou také plavat na hladině vody a zdřímnout, protože to je vystavuje predátorům a způsobuje jim ztrátu tepla.

Jak spát, když jsi delfín

Jedním z řešení je vypnout vždy jednu polovinu mozku. Říká se tomu unihemisférický spánek, který umožňuje mořským savcům, jako jsou delfíni, odpočívat na otevřeném moři. Unihemisférický spánek je pro tato zvířata velmi cenný, protože jim umožňuje udržovat nízkou úroveň aktivity tím, že spí s polovinou mozku najednou a využívají méně kyslíku.

Delfíni jsou nejstudovanějším mořským savcem schopným tohoto stylu spánku. Skenování mozku delfínů chovaných v zajetí ukazuje, že zatímco jedna hemisféra je v pomalém hlubokém spánku, druhá hemisféra je vzhůru, což umožňuje zvířatům doslova spát s jedním okem otevřeným. Tento styl spánku je běžný u kytovců, skupiny savců, která zahrnuje delfíny, velryby a sviňuchy.

Není to však pro ně jedinečné. Je známo že mnoho druhů ptáků využívá unihemisférický spánek, což jim často umožňuje podřimovat během letu. Ale ptáci a delfíni používají tuto techniku ​​spánku a spánku pro různé účely. Například v hejnu ptáků mnoho z těch, kteří jsou mimo skupinu, hledí odvrácené od otevřeného hejna, aby sledovali predátory. Delfíni však dělají opak: během spánku mají tendenci mít jedno oko otevřené, čelem ke zbytku lusku, aby se neoddělili.

Ne všichni kytovci jsou schopni unihemisférického spánku. Někteří lidé úplně usnou, stejně jako lidé a většina ostatních savců.

Změřit mozkovou aktivitu živočichů na volném moři, které nemohou chytit, je pro vědce velmi obtížné. Například vorvaň, modrý velryba nebo keporkak. V tomto případě zůstávají záznamy chování jediným indikátorem chování při spánku. V takových případech mohou vědci zvířatům připevnit štítky, aby mohli sledovat jejich chování.

Studie z roku 2008 vedená Millerem použila speciální přísavky připevněné k vorvaňům, aby je viděla spát na otevřeném oceánu po krátkou dobu. Ukázalo se, že velryby provádějí mělké ponory pod hladinu, zaujímají vertikální polohu, zpomalují rychlost plavání až téměř úplně a pomalu stoupají vzhůru. Jejich pohyb nahoru je pravděpodobně způsoben olejem lehčím než voda, který se nachází v jejich hlavách.

Během spánku jsou těsně pod hladinou oceánu vidět celé lusky velryb s nosem nahoru. Během této doby zvířata zcela nereagují, což naznačuje, že jsou ve formě hlubokého spánku. Nicméně, zvířata mohou pod vodou odpočívat jen asi 20 minutpředtím, než potřebují znovu vystoupit na povrch, aby se prodýchaly. Po nadechnutí se velryba ponoří zpět pod hladinu, aby si odpočinula a může v tomto chování pokračovat hodiny před 3,5.

Jak velryby spí: video

Tuleni sloní (Mirounga angustirostris) jsou také bisexuální zimní spánek a podobně krátce zdřímnou. Studie z roku 2023, kterou vedla Jessica Kendall-Bahr, doktorandka na Scripps Institution of Oceanography, divize Kalifornské univerzity v San Diegu, byla první, která sledovala mozkovou aktivitu spícího savce na moři. Kendall-Bahr a její kolegové zjistili, že se tuleni ponoří do hloubky asi 300 metrů, v tu chvíli se jejich mozek zpomalí a vstoupí do REM spánku. V REM spánku se tuleni obracejí vzhůru nohama a pomalu se točí v kruzích, zatímco pokračují ve spánku.

Tuleni, kteří spali v oceánu, byli 100 % času v REM spánku vzhůru nohama, což naznačuje, že stejně jako my ochrnuli během REM spánku.
– vysvětlila Kendall-Bar ve své pracovně.

Pravděpodobně kvůli riziku setkání s predátorem omezují tuleni sloní svou celkovou dobu spánku na moři na dvě hodiny za noc, čímž konkurují rekordu v nejmenším spánku ze všech savců, které v současnosti drží africký slon (asi 2 hodiny za noc).

Odborníci zkoumali národ Bajau, jehož zástupci se také nazývají „mořští cikáni“. Jedná se o etnickou skupinu žijící v Malajsii, Indonésii a na Filipínách, čítající přibližně 700 XNUMX lidí.

Lidé z Bajau už přes tisíc let cestují po jihovýchodním pobřeží Asie, žijí na hausbótech bez pitné vody a elektřiny a živí se mořskými plody. Dnes se stále více „mořských cikánů“ stěhuje na pevninu, ale někteří členové kmenů stále vyznávají nomádský životní styl.

Vědci se již dlouho zajímají o tento neobvyklý lid. Učí se zejména schopnosti zadržet dech na dlouhou dobu a ponořit se do hloubek 70-80 metrů bez jakéhokoli vybavení (kromě dřevěných brýlí a rybářského náčiní).

Dřívější práce ukázaly, že tajemství této superschopnosti spočívá ve zvětšené slezině. Až nyní si však odborníci uvědomili, že tento nárůst není způsoben ničím jiným než změnami na genetické úrovni.

Podle autorů nové práce není z hlediska fyziologie a genetiky lidská slezina tak dobře prozkoumaná, jak bychom si přáli. Studie tohoto orgánu na příkladu mořských živočichů však ukázaly, že u mnoha savců se slezina vyvinula do neúměrně velké velikosti (a některé velryby mají 14 slezin).

Odborníci navrhli, že ke stejným adaptačním změnám mohlo dojít u lidí, kteří si během stovek let zvykli na „mořský“ životní styl.

Faktem je, že takzvaná odezva na ponoření pod vodu, mechanismus, který pomáhá přežít v prostředí bez kyslíku při nízkých teplotách (pod teplotou těla), přímo závisí na velikosti sleziny.

Když se člověk ponoří pod vodu, srdeční frekvence se zpomalí a krevní cévy v končetinách se zúží, aby udržely průtok krve do životně důležitých orgánů. Člověku se navíc stáhne slezina, což způsobí, že se do krevního oběhu uvolní více oxidovaných červených krvinek. V průměru se hladina kyslíku v krvi zvýší o 9 %, a tím se výrazně prodlouží doba ponoru, píše web phys.org.

Dává smysl, že čím větší je slezina, tím vyšší je úroveň zásobení krve životodárným kyslíkem, tvrdí autoři.

Žili několik měsíců v osadách Bajau a prováděli různé testy. Vědci shromáždili genetický materiál pro analýzu a také provedli ultrazvukové skeny slezin jak „mořských cikánů“ (59 účastníků), tak jejich sousedů z jiných kmenů (34 účastníků), kteří dávali přednost farmaření před rybolovem.

Výsledné vzorky byly zaslány na University of Copenhagen (Dánsko), kde tým provedl sekvenování a srovnávací analýzy. Výsledky ukázaly, že lidé z Bajau měli v průměru o 50 % větší sleziny než jejich farmáři.

Je zvláštní, že slezina některých zástupců jiných národů, kteří také tráví spoustu času pod vodou, získáváním potravy, se ukázala být poměrně velká.

Údaje o sekvenování se ukázaly být ještě zajímavější: vědci identifikovali 25 genů, které se buď lišily, nebo se u lidí z jiných kmenů vůbec nevyskytovaly.

U „mořských cikánů“ byl nalezen zejména gen PDE10A, který řídí hladinu hormonu štítné žlázy T4 (tyroxinu).

„Myslíme si, že Bajau mají adaptaci, která zvyšuje jejich hladiny hormonů štítné žlázy, a proto zvětšuje velikost jejich sleziny,“ řekla vedoucí autorka Melissa Ilardo. — U myší bylo prokázáno, že hormony štítné žlázy a velikost sleziny spolu souvisí. Pokud geneticky upravíte myši tak, aby přestaly produkovat T4, jejich velikost sleziny se dramaticky zmenší, ale tento efekt je reverzibilní po injekci T4.“

Kromě toho byly v DNA lidí Bajau nalezeny další geny odpovědné za různé reakce těla na potápění. Patří mezi ně například geny, které řídí změny průtoku krve v různých částech těla a zabraňují hromadění oxidu uhličitého v krvi.

Tým poznamenává, že je to poprvé, co byly u lidí sledovány genetické adaptace na delší období podmořské aktivity. A to je jasná ukázka toho, že přirozený výběr v lidských populacích nadále funguje.