Một số loài động vật biển có vú như cá heo chọn cách ngủ một nửa não trong khi cá nhà táng ngủ dựng đứng trong lòng biển.
Nếu động vật biển có vú muốn ngủ, chúng không thể nhắm mắt và trôi lững lờ trong đêm, bởi chúng cần ngoi lên mặt nước giữa chừng để lấy không khí. Chúng cũng không thể nổi trên mặt nước và chìm vào giấc ngủ do nguy cơ gặp phải động vật săn mồi và tình trạng mất nhiệt, theo Live Science.
Cá nhà táng ngủ dựng đứng trong những khoảng thời gian ngắn. (Ảnh: Franco Banfi).
Một giải pháp là ngừng hoạt động một nửa não mỗi lần. Mang tên ngủ đơn bán cầu, đó là cách động vật biển có vú như cá heo nghỉ ngơi giữa biển rộng. "Ngủ đơn bán cầu thật sự hữu ích đối với những loài động vật này bởi vì cách đó cho phép chúng duy trì mức độ hoạt động thấp trong khi vẫn ngủ một nửa não mỗi lần", Patrick Miller, nhà sinh vật học ở Đại học St Andrews tại Anh, cho biết.
Cá heo là động vật biển có vú được nghiên cứu nhiều nhất có thể ngủ kiểu này. Ảnh quét não cá heo nuôi nhốt cho thấy trong khi một bán cầu trải qua giấc ngủ sóng chậm sâu, bán cầu còn lại vẫn tỉnh táo, nhờ đó loài vật có thể ngủ với một mắt mở. Kiểu ngủ như vậy khá phổ biến ở phân thứ bộ cá voi, nhóm động vật có vú bao gồm cá heo, cá voi và cá heo chuột. Nhiều loài chim cũng sử dụng giấc ngủ đơn bán cầu để nghỉ ngơi trong lúc bay.
Nhưng theo Miller, chim và cá heo sử dụng kỹ thuật ngủ nửa não cho mục đích khác nhau. Ví dụ, trong một đàn chim, nhiều con ở vòng ngoài của đàn mở mắt ở bên cách xa đàn để trông chừng động vật săn mồi. Cá heo lại làm ngược lại. Khi ngủ, chúng thường mở mắt ở bên mặt quay về phía cả đàn, nhiều khả năng để tránh bị chia tách.
Không phải mọi loài thuộc phân thứ bộ cá voi đều có thể ngủ đơn bán cầu. Một số loài sử dụng lưỡng bán cầu, trong đó cả hai bán cầu não đều chìm vào giấc ngủ như con người và phần lớn động vật có vú khác. "Thực sự rất khó đo hoạt động não của động vật ở biển mà bạn không thể bắt chúng, như cá nhà táng, cá voi xanh hoặc cá voi lưng gù. Trong trường hợp đó, dữ liệu hành vi là manh mối tốt nhất về hành vi ngủ của chúng", Miller chia sẻ.
Khi đó, nhà nghiên cứu có thể đeo thẻ cho động vật để theo dõi hành vi của chúng. Một nghiên cứu năm 2008 của Miller sử dụng thẻ gắn trên cá nhà táng (Physeter macrocephalus) để chỉ ra chúng ngủ giữa đại dương theo lượt ngắn. Cá nhà táng lặn xuống gần mặt nước, giảm tốc độ bơi rồi dừng lại và ngủ dựng đứng. Tư thế ngủ thẳng đứng của chúng nhiều khả năng do loại dầu nổi gọi là spermaceti trong đầu.
Trong khi ngủ, toàn bộ đàn cá nhà táng để đầu hướng lên trên, gần mặt biển. Suốt thời gian này, những con vật hoàn toàn không phản ứng, chứng tỏ chúng trải qua một dạng ngủ sâu. Tuy nhiên, cá nhà táng chỉ có thể ngủ 20 phút dưới nước trước khi phải ngoi lên để hít thở. Sau khi cá nhà táng hít thở xong, nó lại chìm xuống dưới mặt biển để nghỉ ngơi thêm và có thể tiếp tục hành vi như vậy tới 3,5 giờ.
Hải cẩu voi phương bắc (Mirounga angustirostris) cũng ngủ với cả hai bán cầu theo lượt ngắn tương tự. Một nghiên cứu vào năm 2023 của Jessica Kendall-Bar, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ ở Viện Hải dương học Scripps, Đại học California, San Diego, lần đầu tiên đo hoạt động não ở động vật có vú ngủ ở biển. Kendall-Bar và đồng nghiệp nhận thấy hải cẩu lặn xuống độ sâu khoảng 300m. Tại đó, não của chúng hoạt động chậm lại và tiến vào giấc ngủ mắt chuyển động nhanh. Chúng lộn ngược lại và xoay theo vòng tròn chậm trong khi tiếp tục ngủ.
Do nguy cơ từ động vật săn mồi, hải cẩu voi hạn chế tổng thời gian ngủ ở biển xuống khoảng hai giờ mỗi ngày, nằm trong số những động vật có vú ngủ ít nhất.