Сон акул¶
Сон акул — совокупность физиологических и поведенческих состояний покоя, которые акулы (отряды Squaliformes, Lamniformes, Carcharhiniformes и другие) входят в естественной среде обитания. В отличие от большинства костных рыб, акулы не обладают плавательным пузырём и вынуждены постоянно двигаться, чтобы вода проходила через жабры и насыщала кровь кислородом. Это определяет ключевую особенность их сна: значительная часть видов не может полностью остановиться, и сон у них протекает в форме активного плавания с замедленными реакциями.
¶История изучения
Долгое время считалось, что акулы не спят вовсе. Предположение основано на наблюдениях за крупными видами — белой, тигровой, голубой акулами, — которые в аквариумах и в открытом океане не демонстрировали периодов покоя. Научный интерес к проблеме возобновился в конце XX века, когда в ходе экспериментов с электронной телеметрией стало возможно отслеживать активность отдельных особей в природе.
Переломным стал 2016 год, когда группа исследователей из Зоологического института Токийского университета океанографии и других учреждений опубликовала результаты наблюдений за катраном (Squalus acanthias) в аквариуме. Учёные зафиксировали состояния, сходные с медленным сном млекопитающих: акула ложилась на дно, снижала тонус мышц и периодически «замирала», после чего возвращалась к активности. Эксперимент подтвердил, что у акул существует нечто, функционально сопоставимое со сном.
¶Виды сна у акул
По поведенческим и физиологическим признакам выделяют несколько форм покоя:
- Активный сон — акула продолжает плавать, но скорость, реакция на раздражители и мышечный тонус снижаются. Характерен для ламнообразных (белая, мако, голубая акулы) и некоторых крупных кархаринообразных.
- Пассивный (статический) сон — акула ложится на грунт, пещерное укрытие или коралловую платформу и практически не двигается. Типичен для донных видов: катранов, скатообразных акул (зебровая акула), ковровых акул, рифовых акул.
- Монокулярный сон — часть видов способна одновременно поддерживать активность одного полушария мозга, что позволяет «спать» одним глазом и следить за окружением другим. Впервые подобный феномен описан у некоторых акул семейства Lamnidae.
¶Физиология
У акул, как и у других хрящевых рыб, отсутствует неокортекс, поэтому стадийность сна иная, чем у млекопитающих. Тем не менее электронные записи активности мозга показывают наличие медленноволновых и быстроволновых фаз, сопоставимых с NREM- и REM-подобными состояниями. В фазе покоя у катрана снижается частота движений жаберных крышек, урежается пульс, повышается порог реакции на внешние стимулы.
Полный цикл покоя у катрана занимает от нескольких минут до двух часов, после чего следует период активности. Общая продолжительность сна за сутки в природных условиях точно не установлена и, по-видимому, зависит от возраста, температуры воды и насыщения кислородом.
¶Адаптации к «бессонному» образу жизни
У видов, неспособных остановиться, сон компенсируется рядом адаптаций:
- Рамное дыхание — акула, движущаяся с постоянной скоростью, гонит воду через жабры за счёт ротового отверстия, что позволяет снижать активность, не останавливая дыхание.
- Катамнотическое дыхание — у ламнообразных жаберные щели увеличены, а жаберные лепестки уплощены, что повышает эффективность извлечения кислорода и позволяет плавать медленнее.
- Большой размер печени — до 25–30 % массы тела у некоторых видов; печень богата скваленом, который обеспечивает нейтральную плавучесть и экономит энергию при длительном плавании.
¶Наблюдения в неволе
В крупных океанариумах (Монтеррей-бей, Океанариум Москвы) содержание акул сопряжено с необходимостью учитывать их циклы покоя. Катраны и рифовые акулы в неволе регулярно ложатся на дно в ночные часы, что позволяет проводить электронные измерения. Крупные виды — гигантская акула-гобел, китовая акула — в аквариумных условиях демонстрируют периоды замедленного плавания, сходные с активным сном.
¶Значение для науки
Изучение сна акул имеет значение для понимания эволюции сна у позвоночных. Хрящевые рыбы отделились от линии костных рыб около 400–450 млн лет назад, и наличие у акул сна сходных с другими позвоночными признаков указывает на то, что сон возник у общего предка и выполняет консервативную функцию восстановления нервной системы.
¶Источники
- Warrant E. J. et al. Sleep-like behaviour in sharks // Journal of Experimental Biology. — 2016.
- Sawai E. et al. Sleep in sharks // Nature. — 2016.
- Brill R. W. et al. Respiration and swimming of sharks // Environmental Biology of Fishes.
- Carrier J. C., Pratt H. L. (eds.). Shark Habitats and Behaviour. — Academic Press.