Энергоэффективный сон оказался опасен для перелетных птиц

Каждый год миллионы маленьких певчих птиц – садовых славок (Sylvia borin) – мигрируют на дальние расстояния. Весной они летят из Африки в северную Европу, чтобы размножаться, а осенью путешествуют обратно, чтобы перезимовать в тепле. В пути птицы делают остановки, чтобы поесть и поспать.

Биологи из нескольких европейских университетов решили выяснить, как птицы спят во время перелетов и как это связано с их энергозатратами. Для этого ученые приехали на остров Понца, который располагается в Тирренском море, недалеко от западного побережья Италии. Во время весеннего перелета сюда прибывают тысячи птиц, преодолев 500 километров открытого моря. 

На острове ученые поймали 63 взрослых птицы без видимых признаков заболевания. Каждую из них исследователи поместили в отдельную клетку. По количеству подкожного жира, объему грудных мышц, длине покровного пера и массе тела ученые оценили физическую форму каждой из птиц.

Затем в течение нескольких суток орнитологи наблюдали за птицами с помощью камер, днем — обычных, ночью – инфракрасных. Оказалось, что птицы, которые находились в хорошей форме, спали днем, а бодрствовали ночью. Истощенные – наоборот. Во-вторых, истощенные птицы спали, положив голову под крыло, в то время как остальные во сне держали голову прямо. 

Ученые предположили, что птицы таким образом хотят сократить потери энергии. Дело в том, что по сравнению с другими частями тела птиц голова интенсивнее всего выделяет тепло. Если ее держать под крылом, славка расходует меньше тепла и, соответственно, тратит меньше энергии.

Читайте также: Орнитологи доказали, что птицы могут спать в полете

Чтобы проверить эту гипотезу, авторы работы поймали еще 18 птиц. Их поместили в респирометрическую камеру, которая позволяет измерить, сколько кислорода потребляет животное, а также зафиксировать скорость обмена веществ — он показывает, сколько энергии расходует организм. Проверка подтвердила предположения ученых: у тех птиц, которые прятали голову под крыло, скорость обмена веществ была ниже, чем у тех, кто держал ее прямо.

С помощью следующего эксперимента ученые хотели проверить, что засовывание головы под крыло – действительно стратегия энергосбережения. Они поместили птиц в модифицированную клетку, одна из боковых стенок которой представляла собой полимер, прозрачный для инфракрасного излучения. Таким образом ученые могли следить за температурой тела спящих птиц. Съемка показала, что средняя температура тела у славок действительно значительно ниже температуры головы, особенно в области вокруг глаза. Если же голову спрятать, можно в самом деле сберечь тепло, а значит, энергию.

Авторы работы не остановились на этом и провели новый эксперимент с новой партией славок (24 птицы). Орнитологи хотели узнать, насколько птицы уязвимы для хищников во время сна. Спящим птицам, сидящим в звукоизолированных клетках, включали звук шуршащих перьев – шума, который мог указывать на приближение хищника. Затем авторы работы замеряли время, которое проходило от включения шума до видимой реакции птицы. Анализ проведенных испытаний показал, что птицы, спящие с поднятой головой, реагировали на шум значительно быстрее, чем те, кто прятал голову под крыло.

Таким образом, сделали вывод биологи, истощенные птицы во время сна засовывают голову под крыло, стремясь минимизировать затраты энергии и лучше восстановиться. Но при этом они больше рискуют оказаться жертвой хищника. Одновременно с этим птицы в хорошей физической форме лучше защищены от нападения, но их сон менее глубокий и более тревожный. Каждый раз славке приходится делать выбор между безопасностью и восстановлением сил, в зависимости от собственного физического состояния. Результаты исследования помогают не только лучше понимать миграционные стратегии миллионов птиц, но и вносят вклад в физиологию сна.