任輝
躺在柔軟的床上,蓋上溫暖的被子,每當(dāng)夜色降臨,我們都要進(jìn)行人生中最重要的大事——睡個(gè)好覺。不過,形形色色的動(dòng)物們也像我們?nèi)祟愐粯有枰?guī)律的睡眠嗎?它們?cè)谀睦锼X,又是怎么睡覺的呢?我們一起來探究下動(dòng)物們的睡夢(mèng)故事吧。
動(dòng)物都要睡覺嗎?
這個(gè)問題其實(shí)很難回答,因?yàn)槲覀儧]法給“睡覺”下一個(gè)特別準(zhǔn)確的定義。人類睡覺有幾個(gè)典型的特征:肌肉放松、活動(dòng)性降低、暫時(shí)性失去意識(shí)、對(duì)外界刺激的反應(yīng)變得遲鈍,如果使用儀器還可以發(fā)現(xiàn),睡覺時(shí)人的大腦會(huì)有特殊的腦電波變化。在許多哺乳動(dòng)物、鳥類身上,我們都能見到符合這些特征的睡覺行為。
但還有一些動(dòng)物,它們的身體結(jié)構(gòu)很難同時(shí)滿足以上特征。如果我們認(rèn)為閉上眼睛靜止不動(dòng)就是“睡著了”,可魚類、昆蟲和更低等的動(dòng)物們連眼瞼都沒有,它們根本就沒法表現(xiàn)出閉上眼睛的狀態(tài);如果我們以腦電波的特殊波動(dòng)作為“睡著了”的依據(jù),可海綿、水螅和一些原生動(dòng)物干脆連大腦都沒有。
無奈之下,我們只好將睡覺理解為一種周期性的、在休息和活躍之間馴化的生理活動(dòng),通過觀察動(dòng)物們的心率和肌肉活動(dòng)規(guī)律,就能大致判斷出動(dòng)物們是不是在睡覺。依據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),我們目前認(rèn)為魚類、兩棲類都需要睡覺,昆蟲則有一部分會(huì)進(jìn)入一種類似睡覺的蟄伏狀態(tài),另一部分就完全沒有睡覺的跡象。目前人們觀察到的需要睡覺的最原始動(dòng)物是一種線蟲。
PS:其實(shí)以這樣的標(biāo)準(zhǔn)來判斷睡覺還不太嚴(yán)謹(jǐn),當(dāng)我們靜坐發(fā)呆或者閉目養(yǎng)神的時(shí)候,也符合這個(gè)定義,而這種時(shí)候我們顯然還沒睡著。
躺著睡,趴著睡,還是站著睡?
所有動(dòng)物睡覺的共同目的,是讓肌肉組織自然放松。拿人類來說,躺著睡覺可以讓脊柱舒展,腿部和腹部肌肉得到最好的休息。但是,不同動(dòng)物的骨骼和肌肉結(jié)構(gòu)不同,這種放松狀態(tài)的表現(xiàn)就會(huì)不一樣,睡姿也會(huì)有所不同。
站著睡——鳥類
一些樹棲鳥類會(huì)用爪子鉤住樹枝站著睡覺,這是由鳥類特殊的骨骼結(jié)構(gòu)決定的。也許你會(huì)好奇,站著睡覺真的不累嗎?當(dāng)這些鳥在樹枝上微微屈腿時(shí),體重的壓力恰好可以自然牽拉爪上的肌腱,在我們看來緊緊握住樹干的狀態(tài),其實(shí)反倒是它們肌肉最放松的時(shí)候。所以這些站著睡的鳥兒并不會(huì)覺得累。
掛著睡——蝙蝠
許多蝙蝠采用倒掛在洞穴頂端的睡姿,但這種倒掛和我們的“引體向上”完全不同。支持蝙蝠倒掛的是它們腿部的肌腱而不是肌肉,這些肌腱外側(cè)有鋸齒狀的結(jié)構(gòu),恰好和它們的腱鞘咬合。即便冬眠時(shí)掛上幾個(gè)月,蝙蝠的腿也不會(huì)酸。
當(dāng)然,蝙蝠選擇在洞穴頂上倒掛,還有處于安全性的考慮——避開了來自陸地上的掠食者們。
側(cè)躺睡——馬
我們或許聽說過,家馬是站著睡覺的,這其實(shí)是個(gè)誤解。在野生馬群中,大部分馬更喜歡以側(cè)躺的方式睡覺,不過,它們總會(huì)留下幾匹站著打盹的“哨兵”,一旦察覺到風(fēng)吹草動(dòng),“哨兵”們便會(huì)發(fā)出信號(hào),馬群隨即逃之夭夭。而在人類的馬廄里,馬可以享受足夠的安全感,它們也更傾向于側(cè)躺著呼呼大睡。
包著睡——魚
安全威脅并不只來自天敵,有些動(dòng)物所處的環(huán)境本身就會(huì)給它們的安全帶來阻礙,比如在水里睡覺的魚。一些海域的洋流雜亂,如果魚類盲目睡著隨波逐流,就有可能被沖到很遠(yuǎn)的地方,或者和海底礁石相撞。為此,一些魚類給自己做了一個(gè)“睡袋”——在水流比較急的區(qū)域,鸚嘴魚會(huì)吐一個(gè)膠質(zhì)泡泡把自己包裹住。海馬還會(huì)用尾巴攀在水草上,這就不用擔(dān)心一覺醒來,不知道自己身處何處啦。
睡著了,又好像沒睡著
即便是馬這樣警覺的動(dòng)物睡覺時(shí),也只是讓輪流放哨的“哨兵”保持清醒狀態(tài),而在一些海洋哺乳動(dòng)物身上,它們還可以自己給自己放哨——它們的一半腦子在睡覺,另一半?yún)s依舊高度活躍地在工作。
在這種被稱為USWS ① 的睡眠狀態(tài)里,它們一側(cè)大腦處于深睡眠狀態(tài),另一側(cè)則是“迷迷糊糊”。然而這并不是說它們能靠?jī)蓚?cè)大腦輪換交替著正常生活,實(shí)際上,USWS 睡眠也是一種休息狀態(tài),在這種狀態(tài)下,這些動(dòng)物其實(shí)也僅能維持一些基本的身體機(jī)能,比如對(duì)強(qiáng)光、快速移動(dòng)物體的觀察力,這有利于提高它們?cè)谒郀顟B(tài)時(shí)的防御力。更重要的是,這可以保障它們睡覺時(shí)不會(huì)被憋死。
同樣的,一些需要長(zhǎng)途遷徙的鳥類也有這種USWS睡眠行為,尤其是軍艦鳥和信天翁這樣擅于利用氣流的大型鳥類,甚至可以以這樣的睡眠方式一直在天上翱翔很多天而無需落地休息。
① USWSUnihemispheric slow-wave sleep,即單半球慢波睡眠,也叫不對(duì)稱慢波睡眠。這種獨(dú)特的睡眠機(jī)制能讓像海豚這樣的哺乳動(dòng)物們?cè)谶M(jìn)入深度睡眠的同時(shí)保持警覺。
睡覺,呼吸是個(gè)問題
睡覺時(shí)怎么呼吸,對(duì)海豚這樣的海洋哺乳動(dòng)物來說可是件大事。我們?nèi)祟愒谒X的時(shí)候,鼻子照樣在喘氣,這是因?yàn)樵蹅兊暮粑蠖嗍怯裳铀杩刂频臒o意識(shí)行為,只有在潛水的時(shí)候,咱們才會(huì)有意識(shí)地屏住呼吸。鯨在睡眠的時(shí)候,也會(huì)像人類憋氣一樣,而且它們的呼吸孔(鼻孔)周圍還有強(qiáng)健的肌肉,在水中的時(shí)候鼻孔會(huì)緊密閉合,這樣可以保證它們不會(huì)嗆水。抹香鯨和座頭鯨睡覺時(shí),完全不進(jìn)行呼吸,不過好在它們肺活量大,十幾二十分鐘不呼吸是完全沒有問題的。當(dāng)它們打完這個(gè)盹,就會(huì)醒過來浮上水面呼吸換氣。這種特性也就直接決定了這些鯨睡一覺的時(shí)間不會(huì)像人類那么長(zhǎng),但是幾十分鐘一覺的睡眠,對(duì)鯨來說可能也就夠了,如果不夠,深吸一口氣再打一盹就好。
而小型鯨類的睡眠麻煩一些,它們的肺活量不足以支撐一場(chǎng)高質(zhì)量的睡眠,如果完全浮出水面睡覺,又可能會(huì)因?yàn)樘栔睍駥?dǎo)致皮膚受損,因此它們必須在一定深度的水下睡覺。而調(diào)動(dòng)肌肉驅(qū)動(dòng)尾部游泳的過程是必須要由大腦參與的復(fù)雜活動(dòng),這就迫使它們即便在睡覺時(shí)也不能完全停下大腦的工作,所以它們的大腦兩個(gè)半球輪流休息,總有半個(gè)大腦維持最基本的活躍,以驅(qū)使身體不斷地浮出水面完成呼吸。
課堂內(nèi)外·初中版(科學(xué)少年)2023年5期