اگر پستانداران دریایی بخواهند بخوابند، نمی‌توانند فقط چشمانشان را ببندند و بخوابند، چون نیاز دارند برای هواگیری به طور متوسط به سطح بروند. همچنین نمی‌توانند روی سطح آب شناور شوند و بخوابند، چون در معرض شکارچیان و از دست دادن گرما قرار می‌گیرند. پس چگونه بدون اینکه خود را در معرض خطر قرار دهند می‌خوابند؟
به گزارش فرادید، یک راه‌حل این است که نیمی از مغز آن‌ها به نوبت خاموش شود. این فرایند که خواب تک‌نیمکره‌ای نامیده می‌شود، یکی از راه‌هایی است که پستانداران دریایی مانند دلفین‌ها می‌توانند به کمک آن در آب‌های آزاد کمی استراحت کنند.
پاتریک میلر، زیست‌شناس می‌گوید: «خواب تک‌نیمکره‌ای برای این حیوانات واقعاً ارزشمند است، چون به آن‌ها اجازه می‌دهد در حالی که نیمی از مغزشان در خواب است، سطح فعالیت پایینی داشته باشند.»
دلفین‌ها بهترین پستانداران دریایی هستند که قادر به خوابیدن به این سبک هستند. اسکن‌های مغزی روی دلفین‌های پرورشی نشان می‌دهد در حالی که یک نیمکره در خواب عمیق و آرام است، نیمکره دیگر هوشیار است و به حیوان اجازه می‌دهد به معنای واقعی کلمه با یک چشم باز بخوابد.
این سبک خوابیدن در آبزیان از جمله پستاندارانی مانند دلفین‌ها، نهنگ‌ها و گرازهای دریایی رایج است، اما مختص آن‌ها نیست. بسیاری از گونه‌های پرندگان نیز از خواب تک‌نیمکره‌ای استفاده می‌کنند که به آن‌ها اجازه می‌دهد هنگام پرواز چرت بزنند.
اما به گفته میلر، پرندگان و دلفین‌ها از تکنیک خواب نیمه مغز خود برای اهداف مختلفی استفاده می‌کنند. برای مثال، در یک دسته از پرندگان، بسیاری از آن‌ها که خارج از گروه هستند، چشمان خود را به سمت دور از گله باز نگه می‌دارند تا مراقب شکارچیان باشند. اما دلفین‌ها برعکس عمل می‌کنند: هنگام خواب، چشم‌هایی را که رو به بقیه گروه است باز نگه می‌دارند تا مبادا از آن‌ها جدا بمانند.
به نظر نمی‌رسد تمام آبزیان قادر به خواب تک‌نیمکره‌ای باشند. برخی از آن‌ها از خواب دو نیمکره‌ای استفاده می‌کنند که در آن، هر دو نیمکره مغز به خواب می‌روند، درست مانند انسان و اکثر پستانداران.
میلر می‌گوید: «سنجش فعالیت مغز حیوانات دریایی که قادر به گرفتن آن‌ها نیستید، مانند نهنگ عنبر، نهنگ آبی یا نهنگ گوژپشت، واقعاً دشوار است. در این موارد، سوابق رفتاری بهترین شاخص رفتار خواب هستند.»
در این موارد، محققان می‌توانند برچسب‌هایی را روی حیوانات بچسبانند تا بر رفتار آن‌ها نظارت کنند. مطالعه‌ای در سال ۲۰۰۸ به رهبری میلر از برچسب‌های مکش متصل به نهنگ‌های عنبر استفاده کرد تا نشان دهد آن‌ها در اقیانوس باز گاه و بیگاه می‌خوابند.
نهنگ‌ها زیر سطح شیرجه‌های کم‌عمق می‌زنند، سرعت شنای خود را تا حد توقف کاهش می‌دهند و به آهستگی به سمت بالا حرکت می‌کنند. حرکت رو به بالا آن‌ها احتمالاً به دلیل وجود روغن شناور معروف به اسپرماستی (spermaceti) در سر آن‌ها است.
هنگام خواب، دسته‌های کامل نهنگ‌ها را می‌توان درست زیر سطح اقیانوس در حالی که پوزه‌شان به سمت بالاست دید. در این مدت، نهنگ‌ها کاملاً بی‌توجه هستند، یعنی در نوعی خواب عمیق هستند.
با این حال، فقط می‌توانند حدود ۲۰ دقیقه زیر آب استراحت کنند و نیاز به هواگیری دارند. وقتی نهنگ نفس‌گیری کرد، برای استراحت بیشتر به زیر سطح می‌رود و ممکن است این رفتار را تا ۳.۵ ساعت ادامه دهد.
فوک‌های فیلی شمالی هم خواب دونیم‌کره‌ای دارند و در دوره‌های کوتاه مشابه چرت می‌زنند. یک مطالعه در سال ۲۰۲۳ به رهبری جسیکا کندال‌بار، محقق فوق دکترای موسسه اقیانوس‌شناسی اسکریپس، سن‌دیگو توانست برای نخستین بار فعالیت مغز یک پستاندار دریایی خواب را نظارت کند.
کندال‌بار و همکارانش دریافتند فوک‌ها تا عمق ۳۰۰ متری شیرجه می‌زنند، در این مرحله فعالیت مغز آن‌ها کند می‌شود و وارد دوره خواب با حرکت سریع چشم (REM) می‌شوند. در این مرحله، وارونه می‌شوند و در حالی که هنوز خوابند، به صورت دایره‌ای آهسته می‌چرخند.
کندال-بار توضیح می‌دهد: «فوک‌هایی که در اقیانوس می‌خوابند ۱۰۰٪ زمان خواب REM وارونه بودند، درست مانند ما، آن‌ها در دوره خواب REM فلج می‌شوند.»
فوک‌های فیلی به احتمال زیاد به دلیل خطر شکار، کل زمان خواب خود را در دریا به حدود دو ساعت در روز محدود می‌کنند. آن‌ها رقیب رکورددار کمترین خواب میان تمام پستانداران هستند که در حال حاضر در اختیار فیل آفریقایی است که حدود ۲ ساعت در روز می‌خوابد.