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Wie Delfine die Taucherkrankheit vermeiden

Meeressäuger können ihren Herzschlag innerhalb von Sekunden drastisch absenken

Delfine
Delfine können ihren Herzschlag beeinflussen – und so beim Tauchen einer Taucherkrankheit vorbeugen. © slowmotiongli/ iStock

Raffinierte Sparmaßnahme: Delfine passen ihre Herzfrequenz gezielt an ihren Tauchgang an, wie Forscher herausgefunden haben. Demnach senken die Meeressäuger vor dem Abtauchen ihren Herzschlag innerhalb von Sekunden um bis zu 80 Schläge pro Minute. Damit sparen sie Sauerstoff, beugen aber auch der Taucherkrankheit vor. Diese Reaktion erfolgt jedoch nicht rein reflexhaft, sondern die Delfine können sie auch auf gelernte Kommandos hin ausführen.

Wenn Taucher zu schnell wieder an die Oberfläche kommen, besteht die Gefahr der Dekompressions- oder Taucherkrankheit. Dabei dehnt sich der zuvor durch den hohen Wasserdruck im Blut gelöste Stickstoff abrupt aus und es bilden sich Stickstoffblasen im Blut. Dadurch können Adern und Organe geschädigt werden und Taucher im schlimmsten Fall sogar sterben.

Wale, Seelöwen und Co. leiden im Gegensatz zu uns Menschen jedoch selten unter dieser Taucherkrankheit. Einige vermeiden dies, indem ihre Lunge beim Tauchen teilweise kollabiert und so den Gasaustausch hemmt. Auch Stoffwechsel und Herzschlag der Meeressäuger verlangsamen sich. Unklar blieb jedoch, ob diese Reaktion ein purer Reflex ist oder vom Tier beeinflusst und möglicherweise sogar erlernt ist.

Delfin-EKG
Delfin mit EKG-Sensoren beim Experiment. © Mirage, Siegfried and Roy’s Secret Garden and Dolphin Habitat

Delfinen aufs Herz geschaut

Diese Frage haben nun Wissenschaftler um Andreas Fahlman von der Ozeanografischen Stiftung in Valencia genauer untersucht. Bei wildlebenden Tieren ist es jedoch schwierig zu prüfen, wie sich ihre Herzfrequenz während eines Tauchgangs verändert. Deshalb arbeiteten die Forscher mit drei männlichen Großen Tümmlern (Tursiops truncatus), die von Fahlman und seinen Kollegen betreut und ausgebildet wurden.

Sie trainierten die Delfine darauf, auf visuelle Anweisung den Atem zwischen 30 und 180 Sekunden lang anzuhalten. Außerdem machten sie die Meeressäuger mit speziell angefertigten Geräten vertraut, die die Lungenfunktion der Tiere messen und statteten sie mit Elektrokardiogramm-Sensoren aus, um ihre Herzfrequenz während der Übungen zu prüfen. Die Delfine konnten die Untersuchungen jederzeit verlassen.

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Delfine können ihre Herzfrequenz beeinflussen

Dabei zeigte sich: Die Delfine variierten tatsächlich je nach simuliertem Tauchgang ihre Herzfrequenz. „Wenn sie aufgefordert wurden, die Luft anzuhalten, senkte sich ihre Herzfrequenz vor oder unmittelbar nach Beginn der Atemanhaltens“, erklärt Fahlman. Im Durchschnitt verringerte sich die Herzfrequenz etwa um 40 Schläge pro Minute. Selbst wenn die Tiere ohne spezielle Aufforderung tauchten, verringerten sie ihre Herzfrequenz merklich – besonders in den ersten 20 Sekunden.

„Wir beobachteten auch, dass die Delfine ihre Herzfrequenz bei der Vorbereitung auf die lange Atempause im Vergleich zu den anderen Haltephasen schneller und stärker senkten“, berichtet Fahlman. Hierbei unterschied sich die Herzfrequenz in den ersten 20 Sekunden sogar um bis zu 80 Schlägen pro Minute. „Delfine haben die Fähigkeit, ihre Reduktion der Herzfrequenz so stark zu variieren, wie Sie und ich in der Lage sind, die Geschwindigkeit unserer Atmung zu reduzieren“, so der Forscher.

Eine konditionierte Reaktion?

Nach Ansicht der Wissenschaftler demonstriert dies, dass Delfine ihren Herzschlag regulieren können – möglicherweise durch eine Art konditionierten Reflex auf äußere Reize ihn. Diese Reaktion erfolgt dabei innerhalb von Sekunden. „Dies ermöglicht es ihnen, während ihrer Tauchgänge Sauerstoff zu sparen, und kann auch der Schlüssel zur Vermeidung tauchbedingter Probleme wie der Dekompressionskrankheit sein“, erklärt das Forscherteam.

Weitere Forschungen müssen nun allerdings überprüfen, ob auch wildlebende Delfinen diese Strategie nutzen. Sollte das der Fall sein, dann könnte sie möglicherweise auch bei anderen tauchenden Meeressäugern vorkommen.

Laute Geräusche stören die Anpassung

Diese konditionierte Regulierung des Herzschlags könnte auch erklären, warum Delfine und andere Meeressäuger trotz ihrer Anpassungen nicht hundertprozentig vor der Taucherkrankheit gefeit sind „Vom Menschen verursachte Geräusche, wie zum Beispiel Unterwasserschläge bei der Erdölgewinnung, sind bei diesen Tieren mit Problemen wie der Taucherkrankheit verbunden“, erklärt Fahlman.

Das unterstreiche auch die Notwendigkeit, den menschengemachten Unterwasserlärm zu verringern: „Wenn die Fähigkeit, die Herzfrequenz zu regulieren, wichtig ist, um Dekompressionskrankheiten zu vermeiden, und die plötzliche Einwirkung eines ungewöhnlichen Geräusches diesen Mechanismus zum Versagen bringt, sollten wir plötzliche laute Störungen vermeiden und stattdessen den Geräuschpegel mit der Zeit langsam erhöhen, um minimalen Stress zu verursachen.“ (Frontiers in Physiology, 2020, doi: 10.3389/fphys.2020.604018)

Quelle: Frontiers

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