Wenn Finnwale (Balaenoptera physalus) auf Krillschwärme treffen, nehmen sie mit jedem gefüllten Maul rund 150 Kilogramm Krebstierchen zu sich – und ein großes Volumen an Wasser. Dieses müssen sie wieder loswerden, bevor sie die energiereiche Nahrung schlucken: Sie pressen das Wasser innerhalb von 31 Sekunden durch ihre Barten nach außen, während der Krill drinnen bleibt. Daraus entwickelte sich eine biophysikalische Frage für Ingrid Ackermann von der Stanford University und ihre Arbeitsgruppe: Wie schaffen die Wale das so schnell, wobei der Krill doch eigentlich die Barten verstopfen müsste? Ihre Berechnungen publizierte das Team nun im »Journal of Experimental Biology«.

Wenn Finnwale beim Fressen vorwärtsstoßen, klappt ihr Unterkiefer auf und Wasser strömt in einen Sack im Maulbereich, der sich vom Unterkiefer bis zum Bauch erstreckt. Dadurch vergrößert sich die Fläche des Sacks eines 20 Meter langen Finnwals von 30,5 Quadratmetern im Ruhezustand auf knapp 80 Quadratmeter. Darin befinden sich nach Mundschluss im Kopfbereich des Wals 60 Kubikmeter Wasser. Ackermann und Co berechneten den Druck, der sich aufbaut, wenn der Wal mithilfe seiner Muskeln das Wasser durch die Barten presst. Sie kamen dabei auf Werte zwischen 4,1 und fast 18 Kilopascal – was einem Gewicht von 1,8 Kilogramm auf einer Fläche von zehn Quadratzentimetern entspräche. Mit diesen Werten könnte der Wal sein Maul in nur 31 Sekunden entleeren.

Doch hier kommt die Nahrung ins Spiel. Die Barten sollen den Krill herausfiltern, aber verengen damit auch den Weg, den das Wasser nehmen kann. Kurz gesagt: Die Beute verstopft das Maul und bremst das ausfließende Wasser aus. Gleichmäßig verteilt, würden die 150 Kilogramm Krill eine mehr als sechs Zentimeter dicke Schicht an der Innenseite der Barten bilden. In einem Experiment mit gefrorenen Krebstierchen aus der Zoohandlung und einem Rohr mit Filtervorrichtung maßen die Forscher, mit welchen Geschwindigkeiten das Wasser durch das unterschiedlich dick mit Krill verstopfte Sieb gepresst werden kann. Statt mit vergleichsweise schnellen 0,67 Metern pro Sekunde, was der beobachteten Entleerung des Mauls in 31 Sekunden entspräche, strömte das Wasser mit langsamen 0,04 Metern pro Sekunde heraus, wenn der Krill eine 1,9 Zentimeter dicke Schicht vor dem Sieb bildete. Bei 5,6 Zentimetern Krustentiereinlage reduzierte sich dies weiter auf 0,02 Meter pro Sekunde.

Bei dieser Ausströmungsgeschwindigkeit würde es jedoch mehr als eine Viertelstunde dauern, bis der Wal wieder fressen könnte – nicht besonders effizient angesichts des großen Energiebedarfs der Tiere. Das gilt jedoch nur für eine gleichförmige Verteilung: Blieben lediglich 15 Prozent der Bartenfläche frei von Krill, ließe sich das Maul in den beobachteten 31 Sekunden entleeren. Wie das den Tieren gelingt, ist jedoch noch unklar: Vielleicht nutzen sie ihre Zunge zum Freiräumen, vielleicht bleibt ein Teil des Krills unter der Zunge in einem Teil des Wassers schwimmend und wird damit geschluckt. Das müsse weitere Forschung herausfinden, schreiben Ackermann und Co.