本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
好吧,我知道現在不是“星期五怪異科學”時間,但這篇論文既有趣又有幾分古怪。而且誰不需要在日常生活中增加一點怪異呢,對吧?
我知道Ed 已經在我之前寫過這個,但我不能放過這篇。我喜歡關於睡眠的研究,我也喜歡關於性的研究,而這篇兩者都有!
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Lesku 等人。“一妻多夫制扇尾鷸的適應性睡眠喪失”《科學》,2012年。
這篇論文實際上不是關於“啪啪啪”的。雖然它確實是關於“啪啪啪”……但它真正關注的是睡眠的目的。
睡眠的目的是什麼?畢竟,每晚8小時(對於人類來說大約是)是一個非常長的時間來保持無意識和相對無防備的狀態。但是幾乎所有動物(所有哺乳動物和鳥類,肯定)只要有比較發達的大腦都會這樣做。這讓我們認為它一定是非常重要的事情。但是為什麼呢?
關於我們為什麼需要睡眠有幾種假設。我最常看到的一種是,我們的大腦需要相對不活躍的時間(儘管仍然有很多活動)來進行恢復過程並促進最佳的大腦效能。但我們不確切知道恢復過程是什麼。我們只知道動物和人類在睡眠不足的情況下,任務表現非常糟糕。
但還有另一種假設。這個假設是,睡眠對於最佳效能來說並非真的那麼必要。相反,睡眠是在不活躍更有利時儲存能量的一種方式。例如,人類可能在晚上睡覺,因為我們在黑暗中處於劣勢,並且會浪費精力嘗試活動。支援這種假設的證據來自睡眠需求在動物王國中差異巨大的事實。有些動物需要 14 小時(見貓),而另一些動物只需要 2-3 小時。
如果這個假設是正確的,那麼有理由推斷,當某些物種的生活方式需要持續活動時,它們能夠放棄睡眠。這就是我們要引入扇尾鷸的地方。
這些特殊的扇尾鷸生活在北極,這意味著它們的繁殖季節有一個有趣的特點:太陽永不落山。雌性在夏季最易受孕,那時太陽實際上連續幾周都不會落下。當雌性處於生育期時,雄性則努力工作。它們與育兒無關,但在交配季節,它們保衛領地,用可膨脹的胸囊向雌性炫耀,擊退其他雄性,並在時機成熟時“啪啪啪”。這意味著……它們不睡覺。
這項研究的作者觀察了雄性扇尾鷸的睡眠模式,發現雌性在交配季節大約睡 30% 的時間,而雄性將它們的睡眠時間減少到僅僅 10%!
您可以在那裡看到鳥類的活動水平。在交配季節(黃色日期),雄鳥幾乎不睡覺,但在交配後(當雌性孵蛋時),它們的睡眠時間增加了。
所以雄性是無眠的……但它們彌補了嗎?事實證明,在某種程度上是。
並非所有雄性都完全減少了睡眠,最懶的睡了大約 7.7 小時,而最活躍的只有 2.4 小時!但正如您在上面看到的,那些睡眠較少的雄性透過睡得更深來稍微彌補了這一點。上圖顯示了 EEG 和 EMG 記錄,表明雖然睡眠時間較短(藍色),但睡眠更深(見底部的 EMG 線)。
而那些睡眠最少的雄性在交配方面絕對做得最好。那些睡眠最少的雄性父親的雛鳥最多,因此保持清醒絕對是一件好事。
所有這些不睡覺是一回事。但是,如果睡眠服務於重要的目的,那麼睡眠不足不應該開始成為一個主要問題嗎?也許睡眠最少的雄鳥會更早死亡?為了研究這一點,作者研究了有多少隻鳥在第二年返回。一般數量非常低(六年內只有 640 只雄性中的 13 只),但那些繁殖最成功的雄性的返回率更高(約高 10%)。而成功的雄性也是那些睡眠時間短的雄性。因此,睡眠減少似乎不會導致壽命縮短。
作者認為他們的研究支援了這樣的假設,即睡眠並非真的服務於基本功能,相反,它是在進一步活動沒有意義時節省能量的一種方式。雖然我理解他們的觀點,但我不確定我是否同意這個假設。另一種假設是,睡眠服務於基本功能,恢復某些功能以獲得最佳效能。考慮到在睡眠中被攻擊和殺死的巨大可能性,錯過覓食機會等等,以及許多物種在被迫不睡覺時遭受的嚴重行為缺陷,我傾向於認為第二種假設更可能。此外,雖然這裡觀察到的鳥類可能支援睡眠是對你不需要外出活動時的適應,但它們並沒有反駁睡眠恢復功能的觀點。這些鳥類可能是非常不尋常的,並且特別適應它們的交配期,那時北極的太陽永不落山,並且具有使其能夠承受如此少睡眠的適應性優勢。看看這些優勢是什麼將非常有趣!除非當然,這些鳥在偷偷地喝咖啡。
Lesku JA, Rattenborg NC, Valcu M, Vyssotski AL, Kuhn S, Kuemmeth F, Heidrich W, & Kempenaers B (2012)。一妻多夫制扇尾鷸的適應性睡眠喪失。《科學》(紐約州紐約),337 (6102), 1654-8 PMID: 22878501