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哺乳动物是大多数人最熟悉的动物，它们的睡眠模式也是最广为人知的。一般而言，哺乳动物的睡眠分为两种：快速眼动睡眠（REM睡眠）和非REM睡眠。REM睡眠是指在睡眠过程中，眼睛的运动速度快并且呈现规律性，此时大脑中的神经元充满了电活动信号，这也是梦境产生的时间；而非REM睡眠则是指睡眠过程中经历的其他阶段，此时人的脑电活动较为单调。哺乳动物在一天中的睡眠时间和睡眠时间分配也因物种而不同，例如猫和老鼠需要休眠的时间较长，分别为12-16小时和10-14小时，而大象和马则需要相对较少的睡眠，分别为3-4小时和2-3小时。

爬行动物的睡眠模式相对于哺乳动物来说较为神秘，因为它们的睡眠还存在着一定的争议。研究表明，爬行动物的睡眠行为与哺乳动物有很大差异，它们似乎没有像REM睡眠这样清晰可见的阶段。在沙漠地区，蜥蜴甚至会选择在白天休息，而在夜晚活动。对于其中一些飞行爬行动物，如蝙蝠和树蛙，它们的睡觉方式与哺乳动物类似，它们需要像哺乳动物一样快速眼动睡眠和非REM睡眠，但它们的眼睛在睡觉时不会完全闭合。

鸟类的睡眠模式也是相对神秘的一种。与其他动物不同的是，鸟类的大脑只有一半会睡眠，即鸟类只有一边的脑部处于非REM睡眠状态，而另一半则处于警醒状态，这种睡眠方式被称作＂半脑睡眠＂。这种睡眠模式对鸟类有很大的适应意义，因为它们往往需要在睡眠过程中维持观察外部环境的能力，以警惕外部的危险。鸟类的睡眠时间也因物种而异，大多数鸟类需要在夜晚休息，而在昼间活动，但也有一些鸟类在白天活动，夜间休息。

海洋动物在睡眠方面的适应策略也与陆生动物不同。如同鸟类一样，大多数鲸鱼也会采用半脑睡眠的方式，以保证在睡眠时保持观察外部环境的能力。学习表明，海豚的睡眠模式与大多数哺乳动物中的快速眼动（REM）和非REM睡眠阶段类似，但相较其他哺乳动物，它们睡眠的时间比较短，每次睡觉不超过10分钟。