海洋哺乳动物如何在水下睡觉？

需要呼吸空气的动物如何能够在水下睡觉？

如果海洋哺乳动物想要睡觉，它们不能闭上眼睛过夜，因为它们需要中途浮出水面呼吸空气。它们也不能漂浮在水面上睡觉，因为这会让它们面临捕食者和热量损失。那么，海洋哺乳动物如何在不将自己置于危险之中的情况下获得睡眠呢？

一种解决方案是一次关闭他们大脑的一半。这被称为单半球睡眠，是海洋哺乳动物（例如海豚）在开放水域中休息的一种方式。

圣安德鲁斯大学生物学家帕特里克·米勒表示：“单半球睡眠对这些动物来说确实很有价值，因为它可以让它们保持低水平的活动，同时仍然让一半的大脑处于睡眠状态。”在英国，告诉《生活科学》。

海豚是研究最深入的具有这种睡眠方式的海洋哺乳动物。对圈养海豚的脑部扫描显示，当一个半球处于慢波深度睡眠时，另一半球则保持警觉，从而使动物能够睁着一只眼睛睡觉。这种睡眠方式在鲸类动物（包括海豚、鲸鱼和鼠海豚）中很常见，但这并不是鲸类动物所独有的。众所周知，许多鸟类都使用单半球睡眠，通常让它们在飞行时打瞌睡。

但根据米勒的说法，鸟类和海豚将半脑睡眠技术用于不同的目的。例如，在一群鸟中，群体外面的许多鸟都会睁开远离鸟群的眼睛，以监视捕食者。但海豚却恰恰相反：在睡觉时，它们往往会睁开眼睛，面向群体的其他成员，可能会避免走散。

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并非所有鲸目动物似乎都能进行单半球睡眠。有些人采用双半球睡眠，即大脑的两个半球都进入睡眠状态，就像人类和大多数其他哺乳动物一样。

米勒说：“测量无法捕获的海上动物的大脑活动确实很困难，比如抹香鲸、蓝鲸或座头鲸。” “在这种情况下，行为记录是我们睡眠行为的最佳指标。”

在这种情况下，研究人员可以给动物贴上标签来监测它们的行为。米勒 (Miller) 领导的2008 年研究使用抹香鲸 (Physeter macrocephalus) 身上贴有的吸力标签来表明它们会在公海中进行短暂的睡眠。鲸鱼会浅潜到水面以下，放慢游泳速度直至停止，然后懒洋洋地向上倾斜。它们的向上倾斜可能是由于它们头部中有一种名为鲸脑油的浮力油。

睡觉时，可以看到整群鲸鱼的鼻子朝上，就在海面以下。在此期间，动物完全没有反应，这表明它们处于深度睡眠状态。然而，这些动物只能在水下休息大约 20 分钟，然后就需要浮出水面呼吸空气。一旦鲸鱼屏住呼吸，它就会潜入水面以下以获得更多休息，这种行为可能会持续长达 3.5 小时。

北象海豹 (Mirounga angustirostris) 也是双半球睡眠者，会在类似的短暂时间内打瞌睡。由加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的博士后研究员杰西卡·肯德尔-巴尔 (Jessica Kendall-Bar) 领导的 2023 年的一项研究发现，首次监测海上睡眠哺乳动物的大脑活动。 Kendall-Bar 及其同事发现，海豹会潜入约 1,000 英尺（300 米）的深度，此时它们的大脑会减慢速度并进入快速眼动 (REM) 睡眠。一旦进入快速眼动睡眠，海豹就会上下翻转并缓慢旋转一圈，同时继续睡眠。

“在海洋中睡觉的海豹在快速眼动睡眠期间 100% 都是上下颠倒的，这表明它们就像我们一样，在快速眼动睡眠期间会瘫痪，”肯德尔-巴尔在描述这项研究的 YouTube 视频中说道。

可能是由于被捕食风险，象海豹将它们在海上的总睡眠时间限制在每天大约两个小时，“与所有哺乳动物中睡眠时间最少的记录相媲美，该记录目前由非洲象保持着 （每天约 2 小时），”研究人员在研究中写道。