Delphine schwimmen sparsam

News: Delphine schwimmen sparsam

Durch das Wasser bewegt man sich anders als über Land. Das geht einem Menschen der schwimmt, nicht viel anders als unserer Säugetierverwandschaft, die vor 60 Millionen Jahren das Meer als Lebensraum entdeckte. Nur daß diese mehr Zeit hatte, ihre Fähigkeiten dem neuen Element anzupassen. Einer Studie zufolge schwimmt ein hochentwickelter, an die Fortbewegung im Wasser gut angepaßter Meeressäuger ebenso effizient wie ein wie ein vergleichbar gut angepaßtes Landsäugetier läuft oder eine Fledermaus fliegt.

Die Biologin Terrie Williams von der University of California, Santa Cruz, fand heraus, daß die Spitzensportler unter den Säugetieren, vom Pferd bis zum Schwertwal, einen optimalen Wirkungsgrad für ihre Fortbewegung erreichen, der eher von der grundlegenden Physiologie der Säugetiere als von der Art der Bewegung abhängt.

"Letztendlich wenden landbewohnende und Meeressäuger ähnliche Mengen an Energie auf, um in ihrer jeweiligen Umgebung zu leben und sich darin fortzubewegen", so faßt Williams die Ergebnisse einer umfangreichen Studie zusammen, die den Energieaufwand für die Fortbewegung von Säugetieren analysierte. Die Arbeit umfaßt land- und meeresbewohnende Tiere sowie semiaquatische Säuger, die sowohl an das Wasser als auch an das Leben an Land angepaßt sind. Die Vergleiche wurden auch auf fliegende Säugetiere (Fledermäuse ) sowie Fische und Vögel ausgedehnt. (Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Biology ) .

Zwar bewegen sich verschiedene Tiere verschieden schnell fort, aber die Energie, die spezialisierte Säugetiere zur Bewältigung einer bestimmten Wegstrecke benötigen, ist immer ungefähr gleich, egal ob sie sich an das Schwimmen im Wasser, das Fliegen oder das Laufen angepaßt haben.

Aus stoffwechselphysiologischen Gründen ist der Energiebedarf bezogen auf die Masse abhängig von der Größe des Tieres. Um ein Kilogramm Grauwal zu bewegen, ist weniger Energie nötig als bei einem Kilo Großer Tümmler . Überraschenderweise ist aber dieses Verhältnis zwischen Körpermasse und Energieaufwand bei Säugetieren immer ähnlich, ganz gleich ob sie laufen, fliegen oder schwimmen. Zwischen Säugetieren, Fischen und Vögeln jedoch gibt es deutliche Unterschiede.

Auch bei den semiaquatischen Säugetieren, wie Bisamratten oder amerikanischen Nerzen , die zwischen Land und Wasser pendeln, sieht es anders aus. Sie bezahlen einen hohen Preis für ihre Vielseitigkeit. Zum Schwimmen brauchen sie zweieinhalbmal mehr Energie als vollständig im Wasser lebende Tiere. Das muß auch für die Übergangsarten gegolten haben, die sich dann zu den uns bekannten Meeressäugern weiterentwickelt haben. Die Skelettfunde von Vorläufern der Wale und Seelöwen deuten auf eine semiaquatische Lebensweise hin.

Der Seeotter stellt einen ungewöhnlicher Fall dar, weil er den Körper eines semiaquatischen Säugetieres besitzt, jedoch die meiste Zeit im Wasser verbringt. Williams glaubt, daß Seeottern an einer "evolutionären Grenze" leben. Sie erfüllen ihre energetischen Anforderungen mit knapper Not, so daß sie für Störungen in ihrer Umgebung, wie zum Beispiel Ölteppiche oder Verschmutzung der Küstengebiete, höchst anfällig sind.

"Um in der Meeresumgebung zu überleben, müssen diese Säugetiere außerordentlich viel Zeit für die Pflege ihres Pelzes aufwenden", sagte Williams. "Sie haben keine isolierende Speckschicht wie andere Meeressäugetiere; daher besitzen sie einen außergewöhnlich hohen Stoffwechsel, um den Wärmeverlust auszugleichen. Sie nehmen jeden Tag 25 Prozent ihres Körpergewichtes an Nahrung auf und müssen alle paar Stunden essen. Im großen und ganzen gibt es nur einen sehr geringen Sicherheitsspielraum für den Seeotter."

Williams zählt Menschen ebenfalls zu der semiaquatischen Kategorie, obwohl nur die besten trainiertesten menschlichen Schwimmer in der Lage sind, so effizient wie ein Seeotter zu schwimmen.

"Ich begann eine große Vielzahl von Säugetieren zu untersuchen, um herauszufinden, was einen leistungsfähigen Schwimmer ausmacht. Durch Vergleich semiaquatischer Säugetiere mit hochspezialisierten Meeressäugetiere konnte ich die physiologischen und morphologischen Trends verfolgen, die zu einer guten Schwimmleistung führen", sagte sie.

Williams selbst hat physiologische Daten trainierter Delphine gesammelt, die neben einem Motorboot herschwammen. Sie benutzte auch Videokameras, die auf den Rücken von Robben und Delphinen befestigt waren, um so ihre Schwimmdynamik zu untersuchen, während tragbare Meßgeräte ihren Pulsschlag aufzeichneten. Material über andere Tiere stammt aus der Literatur.

Als sie unterschiedliche Spezies hochspezialisierter Meeressäugetiere miteinander verglich, fand Williams heraus, daß der Schwimmstil relativ geringe Auswirkung auf den Transportaufwand hat. Seelöwen benutzen ihre Vorderflossen als Antrieb, Robben ihre Hinterflossen und Delphine und Wale versetzen ihren ganzen Körper dazu in wellenartige Bewegungen. Sie alle erreichen jedoch eine vergleichbare energetische Leistungsfähigkeit. Andere Forscher haben ähnliche Beobachtungen hinsichtlich der Leistung zweibeiniger und vierbeiniger Läufer gemacht.

Beim Vergleich von Meeressäugetiere mit Fischen stellte Williams fest, daß der gesamte Transportaufwand für schwimmende Säugetiere höher ist als für Fische. Das liegt aber hauptsächlich daran, daß Säugetiere als Warmblüter Energie aufwenden müssen, um ihre Körpertemperatur konstant zu halten. Was den energetischen Aufwand des Schwimmens für sich genommen anbelangt – also ohne Berücksichtigung des grundlegenden Aufwandes für die Aufrechterhaltung einer Säugetierphysiologie – so schwimmen Delphine und Seelöwen genauso effizient wie Lachse.

Der Heidelberger Verlag Spektrum der Wissenschaft ist Betreiber dieses Portals. Seine Online- und Print-Magazine, darunter »Spektrum der Wissenschaft«, »Gehirn&Geist« und »Spektrum – Die Woche«, berichten über aktuelle Erkenntnisse aus der Forschung.