Wie überleben Kaiserpinguine unter Wasser, lange nachdem ihr Sauerstoffvorrat aufgebraucht sein sollte?

Kaiserpinguine sind die unangefochtenen Meister des Tauchens in der Welt der Vögel. Sie können mehr als 500 Meter unter die Wasseroberfläche tauchen und mehr als 20 Minuten unter Wasser bleiben, obwohl ihr Sauerstoff eigentlich in einem Bruchteil dieser Zeit verbraucht sein müsste. Wie schaffen sie also diesen unglaublich coolen Trick?

Wenn sie ins Wasser springen und die Luft anhalten, beginnt sich Laktat in ihren Muskeln zu bilden, bis sie die so genannte „aerobe Tauchgrenze“ erreichen, an der sie ihren Körper auf anaeroben Stoffwechsel umstellen – ein System, das ohne Sauerstoff funktioniert. Sie verlangsamen ihren Herzschlag und schalten alle nicht lebensnotwendigen Organe vollständig ab. Es ist fast so, als ob sie in einen Scheintod versetzt werden, nur dass sie immer noch lebendig sind.

Die Frage ist, wie lösen die Pinguine diese Umwandlung aus? Um das herauszufinden, implantierten die Forscher Sauerstoffmessgeräte in die Muskeln einiger Kaiserpinguine und verfolgten, wie tief sie tauchten und was mit dem Sauerstoff im Körper der Vögel geschah.

Sie wussten bereits, dass Pinguine beim Tauchen über drei Sauerstoffspeicher verfügen, die sich im Blut, in der Lunge und im Myoglobin ihrer Muskeln befinden. Als die Vögel auftauchten, fanden die Forscher zwei unterschiedliche Muster in der Art und Weise, wie der Sauerstoffgehalt mit den Tauchgängen verbunden war: Manchmal sank der Sauerstoffgehalt in den Muskeln in gleichmäßigem Tempo, bis sie den anaeroben Zustand erreichten. Dies deutet darauf hin, dass der anaerobe Zustand eintritt, wenn der Sauerstoff in den Muskeln zur Neige geht. Sie sahen aber auch, dass der Sauerstoffgehalt abnahm, sich dann auf einem Plateau einpendelte, bevor er schließlich so weit fiel, dass der anaerobe Zustand eintrat. Das brachte sie auf die Idee, dass die Pinguine die tierische Version der Umleitung von Energie von den Schilden zum Warp-Kern durchführen.

Die gerade im Journal of Experimental Biology veröffentlichte Arbeit der Wissenschaftler zeigt, dass die Pinguine in der Lage sind, ihre Muskeln vom Rest ihres Kreislaufsystems zu isolieren. Sie können den Sauerstoff aus ihren Muskeln getrennt von ihren Lungen und ihrem Blut verbrauchen – was es ihnen ermöglicht, in den anaeroben Zustand zu gelangen, während sie einige Reserven in anderen Teilen ihres Körpers zurückbehalten. Oder sie können verhindern, dass der anaerobe Zustand eintritt, weil sie in der Lage sind, den Sauerstoff aus den beiden anderen Systemen in die Muskeln umzuleiten, so dass alles schön mit Sauerstoff versorgt bleibt.

Mit diesen beiden Methoden sorgen die Pinguine dafür, dass sie nur dann in den anaeroben Zustand übergehen, wenn es am nötigsten ist.