海豹在 20 分钟的“睡眠潜水”中打盹，以躲避捕食者

北象海豹正在挑战每天睡眠时间最少的哺乳动物的世界纪录。目前的纪录保持者是非洲象，它每天只休息两个小时。现在科学家报告说，象海豹在海上时每天平均也睡两个小时，而且它们的睡眠被分成一系列类似午睡的“睡眠潜水”。

该研究结果今天发表在《科学》杂志上。

象海豹会把时间分配在陆地和海洋上，尽管时间并不均等。它们一年中平均有七个月的时间在公海中度过，只有在繁殖、换毛和休息时才会浮出水面。由于它们在公海中度过的时间如此之多，科学家们认为这些海洋哺乳动物一定已经进化出某种方法来获得所需的睡眠，同时避免被虎鲸和大白鲨等捕食者发现。但它们究竟是如何做到这一点的，人们对此知之甚少。

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了解象海豹睡眠行为的一个挑战是找到一种既防水又能承受深海压力的装置。为了克服这个问题，研究小组发明了一种灵活的头帽，可以对海豹的扭动和弯曲动作做出反应。它还由一种名为氯丁橡胶的合成橡胶制成，这种材料也用于潜水服。科学家们用这顶帽子来监测海豹的大脑活动、心率和三维空间运动。

科学家为 13 只野生海豹戴上了这顶帽子。其中五只被关在实验室里，另外八只则在加利福尼亚州蒙特利湾自由漫步。从头帽收集到的脑电图记录代表了不同睡眠阶段的大脑活动。

“我们可以利用这些数据来重现睡眠潜水的情形，以及动物大脑内部发生的情况、心跳速度等等，”该研究的主要作者、加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯博士后学者杰西卡·肯德尔-巴尔 (Jessica Kendall-Bar) 说。

海豹在海里如何睡觉？

收集到的数据显示，海象在海上时每天大约睡两个小时，但并不是一下子就睡完。当需要小憩一会儿时，海象会潜入水下数百米——最大深度约为 1200 英尺——在那里它们会小憩不到 20 分钟。

肯德尔-巴尔表示，“这种程度的灵活性和睡眠时间实际上只在鸟类中得到证实，在哺乳动物中几乎是前所未有的。”

肯德尔-巴尔解释说，潜水小憩可能是海豹为了避免受到攻击而进化出的一种方式，因为它们的天敌潜伏在水面附近。它们在休息时也比其他海洋哺乳动物更容易受到攻击，因为它们会进行双侧睡眠。这意味着海象睡眠时，大脑的两个半球都会休息。人类也会进行双侧睡眠。

与此同时，海豹和海狮则经历单脑半球睡眠——一个大脑半球休息，而另一个大脑半球保持清醒并监视捕食者。

水下睡眠的不同阶段

研究数据表明，海豹在每次类似午睡的“睡眠潜水”期间都会经历一个完整的睡眠周期。当这些短暂的睡眠周期结束时，海豹会返回水面。这个过程使它们能够在掠食风险较低的深海休息，同时在更危险的水域保持警惕。

在午睡潜水期间，海豹保持直立姿势进入慢波睡眠。然后它们倒立，睡眠周期从慢波睡眠过渡到快速眼动 (REM) 睡眠。

“动物的睡眠状态实际上反映在它在水中的运动中，”肯德尔-巴尔解释道。

一旦循环完成，海豹就会立即醒来并返回水面寻找食物。

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由于快速眼动睡眠导致的肌肉麻痹使海豹处于暴露状态且无力自卫，它们会尽可能缩短午睡时间，等到再次上岸后再弥补睡眠不足。因此，海豹在岸上的睡眠时间比在水中长五倍。有些海豹在陆地上甚至一天能睡 14 个小时。

“真正让我印象深刻的是研究人员为识别不同睡眠状态所做的精细分析，以及他们如何将这种分析转化为估计海豹的睡眠模式，”美国国家海洋哺乳动物基金会的比较生理学家卡桑德拉·威廉姆斯 (Cassondra Williams) 表示，她没有参与这项研究。“这将成为未来研究鳍足类动物在海上自由潜水行为的重要工具。”

大多数潜水小憩都发生在海岸附近。虽然北象海豹目前没有濒临灭绝（在 19 世纪，它们几乎被捕杀至灭绝），但 Kendall-Bar 和她的团队担心航运交通和海底陷阱可能会扰乱它们的栖息地。了解海豹何时何地睡觉可以帮助保护工作，并确保海豹能够充分享受两小时的美容觉。