Биологи из Норвегии и Швейцарии выяснили, что северные олени могут компенсировать нехватку сна во время полярного дня, жуя жвачку: в процессе жевания олени отдыхают и, возможно, даже дремлют. Медленные волны на ЭЭГ увеличивались во время жевания — как и во время медленного сна. А чем дольше олени жевали, тем меньше медленного сна им требовалось потом. Результаты опубликованы в Current Biology.
Циркадные ритмы северных оленей (Rangifer tarandus), много времени живущих в условиях полярного дня и полярной ночи, работают плохо. Летом во время полярного дня олени становятся активнее: они больше двигаются и почти все время едят, но при этом меньше спят. Поддерживать такой уровень активности в условиях недостатка сна непросто, а значит, у оленей должны быть какие-то компенсирующие механизмы.
Ученые из Норвегии и Швейцарии под руководством Рето Хубера (Reto Huber) исследовали сон четырех самок северных оленей в конюшне норвежского Университета Тромсё. Эксперименты проводили осенью во время равноденствия, а также летом и зимой — во время солнцестояний. Исследователи записывали электроэнцефалограммы (ЭЭГ) оленей, чтобы отследить, как меняется их сон в разные периоды. В каждом сезоне ученые делали записи на протяжение четырех дней. Освещение в конюшне соответствовало световому режиму для каждого сезона: летом свет был постоянно, зимой его не было совсем.
В среднем олени проводили 5,4 ± 0,8 часа в сутки в медленном сне, 0,9 ± 0,2 часа — в быстром сне, а 2,9 ± 1,5 часа — жевали. То есть на медленный сон уходило около 23 процентов времени. Общее время сна и жевания существенно не различались от сезона к сезону. Схожим было также количество эпизодов сна и жевания и их продолжительность. Летом и зимой олени были одинаково активны и днем и ночью, а вот осенью дневная активность была значительно выше ночной, как и предполагалось.
Чтобы проверить, различается ли качество сна оленей в разные сезоны, ученые по одному разу лишали их сна на два часа в полдень и в полночь и оценивали медленноволновую активность (количество высокоамплитудных волн частотой от 0,5 до 4,5 герц) во время медленного сна до и после депривации сна. В любое время года недостаток сна приводил к увеличению медленных волн во время последующей медленной фазы сна — так организмы оленей адаптировались к депривации. Однако летом и осенью такие периоды восстановления длились меньше, чем зимой.
Ученые также предположили, что северные олени могут отдыхать и восстанавливаться в процессе жевания жвачки. Олени — жвачные животные, для которых характерно срыгивать уже проглоченную пищу и заново пережевывать ее по нескольку раз. Повторное жевание позволяет размягчить пищу и напитать ее слюной — это облегчает бактериальную ферментацию, которая происходит в рубце (первом отделе желудка). Поскольку во время жевания животные спокойны и расслаблены, ученые предположили, что олени могут дремать, пока жуют. Кроме того, подобное уже наблюдали у оленьков. Сначала авторы выяснили, что жующие олени менее активно реагируют на звуки шевеления своих сородичей. Затем обнаружили, что пока олени жевали жвачку, медленных волн на ЭЭГ становилось больше — и это было похоже на медленную фазу сна. Как и во время сна, спустя полчаса жевания эти волны постепенно уменьшались. Кроме того, чем больше олени жевали, тем меньше медленного сна им требовалось после этого.
Возможность дремать во время жевания жвачки позволяет оленям одновременно удовлетворять потребность во сне и в пище. Летом это может быть особенно важно, потому что именно в летние месяцы олени меньше всего спят и больше едят, так как пищи в этот период много и к зиме оленям нужно набрать вес.
Жертвовать сном приходится и северным морским слонам во время кормовых миграций: в этот период они спят примерно по два часа в сутки и делают это во время погружений. Морской слон уходит в медленный сон, опускаясь на глубину, затем переходит в быстрый и начинает спускаться глубже уже по спирали. После нескольких витков он снова переходит в медленный сон, а потом просыпается и всплывает на поверхность. На полный цикл уходит около двадцати минут.