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Seehunde : Tauchen im Energiesparmodus

  • -Aktualisiert am

Ein Seehund in seinem Element Bild: plainpicture/NaturePL/Alex Musta

Seehunde sind wahre Meisterschwimmer. Um möglichst lange unter Wasser zu bleiben, fahren die Tiere ihre Körperfunktionen herunter – noch bevor sie den Atem anhalten.

          3 Min.

          Robben sind zum Tauchen geboren. Einige Arten können eine Stunde lang unter Wasser bleiben, ohne ein einziges Mal Luft holen zu müssen. Dabei stoßen sie bis in eine Tiefe von mehreren hundert Metern vor. Die besten frei tauchenden Menschen, die knapp hundert Meter schaffen, können immerhin einige Minuten lang den Atem anhalten. Wenn ihr Kopf plötzlich unter Wasser gedrückt wird, geraten die meisten Menschen jedoch sofort in Panik. Die Meeressäuger reagieren dagegen völlig gelassen. Ihr Herzschlag verlangsamt sich drastisch. Gleichzeitig ändert sich die Blutzirkulation derart, dass die peripheren Organe knapp gehalten werden zugunsten des bevorzugt versorgten Gehirns. Mit diesem Trick drosseln Seehunde auch bei jedem Tauchgang ihren Sauerstoffverbrauch. Sie können die Durchblutung dann sogar schon im Vorfeld beeinflussen, bevor sie die Luft anhalten und im Wasser verschwinden, wie schottische Wissenschaftler kürzlich herausgefunden haben.

          Die Biologen um Chris McKnight von der Sea Mammal Research Unit an der University of St Andrews und Kimberley A. Bennett von der School of Science Engineering and Technology an der Abertay University in Dundee hatten im Moray Firth an der schottischen Nordseeküste vier Seehunde eingefangen und zeitweilig für die Wissenschaft in den Dienst genommen. In einem Meerwasser-Pool der University of St Andrews lernten die Probanden rasch, wohin sie tauchen mussten, um sich eine Belohnung in Form von Fisch abzuholen. Bei diesen Tauchgängen trugen die Robben jeweils ein spezielles Messgerät auf ihren Köpfen, mit dem die Forscher auf der Basis von Infrarot-Spektroskopie die Durchblutung und den Sauerstoffgehalt des Bluts abschätzen konnten. In Epoxidharz wasserdicht verpackt, erlaubte ihnen diese ursprünglich für die Humanmedizin entwickelte Technik, kontinuierlich Daten zu sammeln. Um die Miniaturapparatur direkt auf der Robbenhaut zu plazieren, mussten die Seehunde jeweils nur eine knappe Minute lang festgehalten werden. Noch schneller ließ sich das Gerät nach einer Serie von Tauchgängen wieder lösen. Im Labor wurden die gesammelten Daten schließlich analysiert.

          Infrarotsensor blickt ins Robbenhirn

          Mit der Infrarot-Spektroskopie ließen sich gleichzeitig Veränderungen der lokalen Hämoglobinmenge verfolgen und die Beladung des Hämoglobins mit Sauerstoff registrieren. Wie die Forscher um McKnight in der Online-Zeitschrift „Plos Biology“ berichten, gelang ihnen auf diese Weise der Einblick in zwei ganz unterschiedliche Gewebetypen. Die Biologen konnten zum einen die Durchblutung des Großhirns beobachten, und zwar am rechten Parietallappen, der eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung von Sinneseindrücken spielt. Diese Hirnregion dürfte gerade dann besonders gefordert sein, wenn ein hungriger Seehund nach fetter Beute sucht. Zum anderen wurde die als Blubber bezeichnete Fettschicht durchleuchtet. Sie dient Walen und Robben als Energiereserve, vor allem aber als Isolierschicht.

          Meeressäuger, die sich in kalten, mitunter sogar eiskalten Gewässern tummeln, können sich mit ihren Fettpolstern vor zu großen Wärmeverlusten schützen. Diese Aufgabe erfüllt das Fett unter der Haut am besten dann, wenn vergleichsweise wenig warmes Blut hindurchströmt. Bei der Analyse der gewonnenen Daten zeigte sich, dass ein Seehund, der in kühlem Wasser herumschwimmt, die Durchblutung des Blubbers noch stärker drosselt, wenn er komplett untertaucht. Überraschenderweise geschieht das schon eine Weile im Voraus, etwa fünfzehn Sekunden bevor die Robbe tatsächlich ihre Nase ins Wasser steckt und abtaucht.

          Muskeln arbeite auf Reserve

          So kann der Seehund nach Einschätzung der Forscher von Anfang an Sauerstoff einsparen: Indem Blut aus dem Fettgewebe abgezogen wird, können die begrenzten Sauerstoffvorräte bedürftigeren Organen wie dem Gehirn zugeschanzt werden. Womöglich, so die Vermutung, ist von dieser frühzeitigen Verengung peripherer Blutgefäße auch die Muskulatur betroffen. Denn je eher dort der Sauerstoff knapp wird, desto schneller kann das Myoglobin in den Muskeln seinen gespeicherten Sauerstoff freisetzen. Die Muskelfasern können dann mit ihren eigenen Reserven arbeiten, anstatt sich ihren Sauerstoff aus dem Hämoglobin des Bluts zu holen.

          Offensichtlich ist die Umverteilung des Bluts nicht einfach eine Reaktion darauf, dass der Seehund den Atem anhält und untertaucht. Auch beim Auftauchen ist anscheinend kein simpler Reflex im Spiel: Die Tiere beginnen nämlich – auch das zeigten Analysen der gemessenen Werte – schon ein paar Sekunden, ehe ihnen frische Luft um die Nase weht, ihre Fettschicht wieder besser zu durchbluten. Wie sehr ihr Körper durch die stärkere Durchblutung auskühlt, ist noch eine offene Frage. Eine leicht abgesenkte Körpertemperatur könnte durchaus von Vorteil sein. Denn die Robben würden dann zwangsläufig ihren Stoffwechsel drosseln und auf diese Weise ihren Sauerstoffbedarf vermindern. Zeitweise gut durchblutet, wäre das Fettgewebe zudem in der Lage, auch leichter Abfallprodukte wie Kohlendioxid loszuwerden. Gleichzeitig könnte es mehr Fettsäuren in den Blutstrom schleusen, die dem Stoffwechsel anderer Organe zugutekommen.

          Während die wärmende Fettschicht kurz vor dem Abtauchen schlechter durchblutet wird, strömt gleichzeitig vermehrt Blut ins Gehirn. Anscheinend kommt es dadurch aber zu einem Rückstau von venösem Blut. Was nach Ansicht der Wissenschaftler erklären könnte, warum das Hirngewebe des Seehunds nun nicht mehr optimal mit Sauerstoff versorgt wird. Allerdings nur kurzzeitig. Beim Abtauchen steigt der Sauerstoffgehalt des Bluts dann rasch wieder an. Erst nach etwa zwanzig Sekunden nimmt er stetig ab, bis der Seehund schließlich wieder auftaucht, um Luft zu schnappen. Nach einem Tauchgang von etwa drei Minuten nimmt sich die Robbe kaum zwanzig Sekunden Zeit, um das angehäufte Kohlendioxid auszuatmen und beim Einatmen ihre Sauerstoffvorräte wieder aufzufüllen. Danach geht es abermals hinab in die Tiefe.

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