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Physiologie: Lungenkollaps rettet Robben vor Taucherkrankheit

Seelöwe mit MessinstrumentenLaden...

Selbst auf das Tauchen spezialisierte Lungenatmer wie Wale oder Robben bedroht die "Taucherkrankheit" – jene fatalen Dekompressionserscheinungen, die das Auftauchen nach sich zieht, wenn der in größeren Tauchtiefen unter erhöhtem Druck im Blut gelöste Stickstoff ausperlt, Blutgefäße und Gewebe verstopft oder gar zu Lungenrissen führt. Eine von den Meeressäugern praktizierte Lösung des Problems besteht im kontrollierten Kollabierenlassen ihrer Lunge – eine Strategie, die sich nun Birgitte McDonald und Paul Ponganis von der Scripps Institution of Oceanography in La Jolla mit moderner Messtechnik in freier Wildbahn genauer angesehen haben.

Die Meeresbiologen verdrahteten dazu einen gut 80 Kilogramm schweren Kalifornischen Seelöwen (Zalophus californianus) mit Messfühlern, die unter anderem den Sauerstoffpartialdruck in der Hauptschlagader des Tiers und seine Tauchtiefe aufzeichneten. Die Messkurven verrieten bei durchschnittlichen Tauchtiefen von etwas über 200 Metern dramatische Veränderungen: Der Partialdruck sinkt an diesem Schwellenwert beim Abtauchen plötzlich – und steigt, nachdem das Tier für einige Minuten in der Tiefe gejagt hat, ebenso plötzlich wieder an, sobald die Robbe aufzutauchen beginnt.

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Seelöwe mit Messinstrumenten | Ein Kalifornischer Seelöwe (Zalophus californianus) wurde kurz narkotisiert, um ihn mit Messinstrumenten auszustatten. Nach ein paar Tauchgängen wurde er erneut eingefangen und von den Instrumenten befreit.

Diese Änderungen müssen mit einem geregelten Kollaps und, beim Auftauchen, "Antikollaps" der Lunge einhergehen, erklären die Forscher: Das Atemorgan stellt dabei den Gasaustausch mit dem Blut völlig ein. So kann kein weiterer gelöster Stickstoff in Blut und Gewebe gelangen, also auch später nicht mit zerstörerischen Folgen ausgasen. Der Zeitpunkt des Kollapses hängt dabei nicht nur mit der Tiefe, sondern auch mit dem an der Oberfläche aufgenommenen Luftvolumen zusammen, ermittelten die Forscher weiter – so kann die Robbe sich offenbar vor dem Abtauchen auf eine angestrebte Tauchtiefe einstellen und sie im Voraus planen. Ähnliches hatte man zuvor schon bei Königspinguinen vermutet.

Die Strategie der kollabierenden Lunge als Schutzmechanismus für Dekompressionsfolgen war schon bekannt, bisher aber noch nicht exakt gemessen und am lebenden Objekt nachvollzogen. Unerwartet war für die Forscher der beim Auftauchen ablaufende Mechanismus, bei dem die Lungenbläschen reexpandiert werden und den Gasaustausch wieder aufnehmen. Dabei dient offenbar die beim Tauchen in den oberen Atemwegen verbliebene Luft als Gasspeicher und Sauerstoffreservoir für die Endphase des Tauchgangs. Untersuchungen an kleineren Ohrenrobben hatten zuvor belegt, dass diese bei flachen Tauchgängen ohne Lungenkollaps gerade in der Auftauchphase unter Sauerstoffmangel leiden können. Der Mechanismus der Seelöwen überbrückt diese labile Phase nach langen Tauchphasen offenbar erfolgreich.

Keiner der auf das Tauchen spezialisierten Meeressäuger kann sich den Gefahren der Dekompressionskrankheit allerdings vollständig entziehen: Sie leiden beispielsweise akut unter ungeplantem zu schnellem Auftauchen, das etwa eine Reaktion auf störende Sonargeräusche sein kann, und zudem wohl auch langfristig unter den physiologischen Belastungen des Tauchens, wie pathologische Veränderungen ihrer Knochen belegen.

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