鲸类重返海洋， 是进化史上最让人惊讶的事实之一。 为了适应新情况， 鲸类克制了诸多障碍， 并成了海洋中最特殊的“不速之客”。
例如， 流线型的身体、特化的鳍状肢、毛发退化和鲸脂层增厚等， 都削减水中阻力， 让其在水下通顺无阻， 活像一条鱼。 但鲸并非鱼， 和我们一样， 鲸类属于哺乳动物， 同样用肺呼吸。
进化， 其实不会完全丢弃既有的系统， 而是一个在已有的根底上缝补缀补的过程。 原来就用肺呼吸的鲸类祖先， 很难再演化出鱼类的鳃以操纵溶在水中的氧气。
而那也带来了一个鲸生难题——它们到底是怎么睡觉？总不克不及像尿频一样， 三更老是起来换气吧？
我们先来看鲸类是怎么在海里缔造憋气极限的。 良多人都晓得， 它们每隔一段时间就必需浮到水面呼吸。 那就像是我们去泅水一样， 时不时也得换气。
而5000万年的演化过程中， 也让它们的“鼻子”从脸部移至头顶， 我们称之为“气孔”（blowhole）。 此中， 须鲸有两个气孔， 而齿鲸则只要一个气孔。
当肌肉放松时， 气孔就会被肌皮瓣膜笼盖， 连结封闭的形态， 那适用潜入水中。 只要当浮出水面时， 它们才会控造气孔翻开， 将气体喷出并吸入新颖空气。
所以说， 除了可自主控造开合的气孔外， 鲸豚类与我们的呼吸体例并没有素质不同， 都由动物神经掌控。
而那也意味着， 它们和人类一样都不会忘记呼吸， 而且不克不及靠憋气他杀。 不外， 在陷入惊慌， 来不及浮上水面呼吸的情况下， 它们却是会因窒息而亡。
而我们日常平凡看到的鲸头顶“喷水”， 也并不是实的有海水从其气孔喷出。 那其实是喷薄而出的温暖水蒸气遇冷后固结成的水珠。 从远处看， 那便像一条水柱。 而那现象， 与我们冬日里哈气构成白雾的原理是一样的。
别的， 因为每种鲸都拥有相对奇特的气孔， 经历丰硕的不雅鲸者以至能按照水柱外形识别特定物种。
座头鲸头顶的两个“鼻孔”鲸和海豚们换气， 是极其高效的。 体型较小的海豚， 只需一秒就能完成换气， 而更大的蓝鲸也只需几秒钟。 别的， 把“鼻孔”何在头顶， 也是更有利于它们在未完全浮出水面的情况下快速换气。
吸一口新颖空气， 就能供他们在海里潜行一段时间了。 例如， 抹香鲸深吸一口气， 就能够下潜至2000多米深的海域， 下一次浮上至海面呼吸， 就已经是两个小时以后了。 不外， 自在潜水的世界纪录连结者则是柯氏喙鲸， 它们最深能下潜至2992米的海底。
人类自在潜水， 是一种危险的极限运动而人类在水下屏住呼吸最长时间不外19分钟。 别的， 人类自在潜水深度纪录则为170米， 但那项纪录的缔造者却在返回水面过程中因变乱身亡。
那为什么鲸类能憋气那么久？其实， 在哺乳动物体内， 存在着两种与氧气相关的重要卵白， 别离为血红卵白和肌红卵白。
此中， 血液中的血红卵白能将大气中的氧输送给机体。 而肌肉中的肌红卵白， 其功用则是储存氧气， 当机体需要时再释放。 因而， 即使屏住呼吸一会儿， 肌红卵白也能为身体供氧。
而与人类比拟， 鲸类无论是血红卵白， 仍是肌红卵白的浓度都比人类高。 所以， 鲸类也能愈加高效地运输和储存氧气。
鲸鱼肉。 肌红卵白能使肌肉呈现红色， 于是肌红蛋浓度极高的鲸类， 其肌肉颜色几乎是红得发黑。 在静息时， 人类每分钟呼吸约为12至20次， 但每一次呼吸仅能消耗肺吸入氧气的25%。 而那也意味着， 人类呼出的气体中还有大量未经操纵的氧气。 但鲸类对氧气的操纵率却高得多， 高达90%的被吸入氧气都能用到实处。
别的， 比拟陆地上的哺乳动物， 鲸类的肌红卵白还进化出了一些适应深潜的特征。 一般来说， 肌红卵白浓度越高就越容易聚集在一路， 储氧才能也会随之被削弱。 但科学家却发现， 深潜海洋的哺乳动物其肌红卵白外表电荷会增加。
肌红卵白的螺旋构造域模子那使得肌红卵白之间彼此排挤， 更不容易聚集在一路。 因而， 稍长潜水的鲸类就算肌红卵白浓度很高， 其储氧才能也不受影响。 当然， 那只是它们深潜千米都不带喘息的法门之一。 它们还能通过外围血管的收缩， 包管低氧敏感组织或器官的氧供应等。
如许看来， 练就了憋气神功的鲸类， 在海洋中睡个好觉也不算难吧？但憋气时长， 其实与它们睡眠时长的关系其实不大。
毫无疑问， 鲸豚类也是需要睡觉和歇息的。 按照以往对圈养和野生鲸豚类的察看， 科学家就将它们的睡眠姿势分为两类， 一种是呈垂曲或程度的姿势在水面附近漂浮， 另一种则是在同伴的陪同下迟缓地游动。
而那些形态也被称为“logging”， 因为漂浮在水面附近的鲸类就像一块庞大的浮木。
图片来源：STEPHANE GRANZOTTO例如， 2008年时， 英国和日本的生物学家， 就拍摄到了一群抹香鲸聚寡睡觉的画面。 一共30多只成年鲸围在一路， 垂曲地漂浮在水面附近， 就连船只在旁边颠末它们都没有反响。
而通过察看， 船上的研究人员发现它们每天只会花7%的时间睡觉， 而每次大约10到15分钟。 比拟于人类一睡就是一宿的形态， 那种体例顶多叫做打盹， 天然不会窒息。
由此可见， 抹香鲸能长时间憋气， 并不是是为了睡大觉。 事实上， 憋气反而是为了深潜， 以获得更深处海域的丰硕食物。
图源：HOWSTUFFWORKS.COM其其实天然界， 动物们的睡眠时间并不是都如斯严酷。 例如， 长颈鹿就几乎不怎么睡觉。 它们每天只能享受30分钟的深度睡眠， 而那30分钟还会分红碎片化的好几次， 一次只要几分钟。
在捕猎者的威胁下， 警惕的长颈鹿一般会选择站着打盹。 不外， 在相对平安的动物园里长颈鹿还会四腿跪下， 将脖子搭在屁股上睡觉。 而圈养形态下的长颈鹿， 其睡眠时间也较野外形态长得多。
以屁股为枕的长颈鹿别的需要留意的是， 并不是所有的鲸豚类都是憋气高手。 例如某些海豚， 不到非常钟就需要换气一次了。 但科学家却发现， 它们在晚上竟能进入更深条理的睡眠， 并且一次就会睡上几个小时。
脑电图(EEG)数据显示， 宽吻海豚均匀每天就有33.4%的时间在睡觉。 那睡眠时长已与人类相差无几， 以至比人类还要长。
而为了包管呼吸的通顺无阻， 它们的处理计划是只让一边的大脑进入深度睡眠形态， 另一边的大脑则连结清醒。
那被称为单半球慢波睡眠（Unihemispheric slow-wave sleep ， USWS）， 也叫不合错误称慢波睡眠。
脑电图显示的慢波睡眠， 图源：维基百科从入睡到清醒分为两大阶段：快速动眼睡眠期与非快速动眼睡眠期。 而慢波睡眠， 其实也就长短快速动眼睡眠期， 那是睡眠过程中身体可以得到完全舒缓和放松的关键期间。 而那一阶段的睡眠， 也恰是我们俗话说的深度睡眠， 不容易被唤醒。
但是， 单半球慢波睡眠那种奇特的睡眠机造， 则能让海豚们在进入深度睡眠的同时连结警惕。
那另一边明晰的大脑， 除了能包管睡眠中自主呼吸， 还帮忙它们发现潜在的威胁， 及时避开捕猎者。
进入单半球慢波睡眠形态的麻雀。 图源：维基百科此外， 那种出格的睡眠形式， 也遍及在鸟类身上被发现。 所以， 当你看到一只鸟睁一只眼闭一只眼时， 那可能就是它们正在睡觉了。 同样， 进入单半球慢波睡眠形态的海豚， 也是只闭上单只眼睛， 那只睁开的眼睛， 仍然能洞察险情。
更有趣的是， 若是让绿头鸭站成一排， 最边上的鸭子睡觉时还会把朝向外的眼睛睁开。 那时， 那只睡着了的鸭子仍然能看到捕猎者的一举一动， 好帮本身的伙伴放哨。
察看绿头鸭半球慢波睡眠的尝试箱更夸大的是， 在一些鸟类的长途飞翔中， 半球慢波睡眠还能助它们实现边飞边睡的神技。
例如雨燕自出生学会飞翔后， 就几乎不下降了。 有纪录显示， 它们能在空中逗留长达两年的时间。 而在飞翔期间， 它们也只能在天空中睡觉了。
通俗雨燕， 也就是传说中的“没有脚的雀仔”， 其脚已经退化到只能高攀， 难以站立
虽然我们无法切当晓得“只用半个大脑睡觉”是什么觉得的， 但那很可能类似于我们的“认床”。
良多人在新情况的第一夜， 城市产生一种睡得迷含混糊、半梦半醒的情况。 而研究已发现， 那其实也是一种轻度的不合错误称睡眠。 在目生情况下睡觉， 大脑的两个半球的形态是差别的， 此中左半脑会愈加“清醒”一些。
而那其实也是一种庇护机造， 新情况也意味着危险， 人类天然会愈加地警惕。 但幸亏， 当熟悉了那一目生情况， 我们就又能睡得像一头死猪了。
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