Anpassungen

Schwimmen

Schwimmgeschwindigkeit und Schwimmdauer sind eng miteinander verknüpft: Schnelles Schwimmen dauert wahrscheinlich nur Sekunden, während langsames Schwimmen lange dauern kann.

Tümmler schwimmen routinemäßig mit einer Geschwindigkeit von 4,6 bis 10,2 Fuß pro Sekunde (3,14 bis 6,95 Meilen/Stunde; 5,04 bis 11,19 km/h) mit einer mittleren Geschwindigkeit von 4,9 bis 5,6 f/s (3,34 bis 3.82 Meilen/Stunde; 5,4 bis 6,14 km/h).

• Die maximale beobachtete Geschwindigkeit eines trainierten Großen Tümmlers, der neben einem Boot schwamm, war 26,7 Fuß/Sekunde (18,20 Meilen/Stunde; 29,30 km/h).
• Die maximale beobachtete Schwimmgeschwindigkeit eines Delfins, der vor einem vertikalen Sprung aufwärts schwamm, betrug 36,8 f/s (25,09 Meilen/Stunde; 40,38 km/h). Beide wurden in sehr kurzer Zeit ausgeführt.
• Die maximale Schwimmgeschwindigkeit, die bei wilden Delfinen beobachtet werden konnte, betrug 18,3 f/s (12,47 Meilen/Stunde; 20,08 km/h).

Delphine gehören zu den effizientesten Schwimmern der Welt.

• Die charakteristische fusiforme Form eines Delphins ist sehr energieeffizient beim Schwimmen.
• Im Vergleich zu anderen Körperformen erzeugt diese Form weniger Widerstand (die Gegenkraft, die ein Objekt erzeugt, wenn es sich durch das Wasser bewegt). Blubber glättet die Konturen eines Delfins und trägt zu seiner glatten Form bei.

Tümmler schwimmen manchmal „schwimmend“ an der Oberfläche; sie schwimmen schnell genug, um sich aus dem Wasser zu befreien, indem sie in einer kontinuierlichen Bewegung auf- und abtauchen und dann wieder untertauchen, was sie normalerweise wiederholen. Das Tümmeln verbraucht weniger Energie als das schnelle Schwimmen an der Oberfläche.

Bestimmte Zahnwale, wie der Große Tümmler, reiten manchmal auf Meereswellen oder auf der Bug- oder Heckwelle eines Bootes. Beim Reiten auf einer Welle oder einem Kielwasser kann ein Delfin bei gleichem Energieaufwand fast doppelt so schnell sein.

Atmung

Ein Delfin atmet durch ein einzelnes Blasloch auf der Oberseite seines Kopfes. Das Blasloch wird von einer Muskelklappe bedeckt, die für eine wasserdichte Abdichtung sorgt.

• Ein Delfin hält den Atem an, während er unter Wasser ist.
• Der Delfin öffnet sein Blasloch und beginnt zu atmen, kurz bevor er die Wasseroberfläche erreicht. Um das Blasloch zu öffnen, zieht der Delfin die Muskelklappe zusammen.
• An der Oberfläche atmet der Delfin schnell ein und entspannt die Muskelklappe, um das Blasloch zu schließen.

Bei jeder Atmung tauscht ein Delfin 80 % oder mehr seiner Lungenluft aus. Das ist viel effizienter als beim Menschen, der mit jedem Atemzug nur etwa 17 % seiner Lungenluft austauscht.

Aus- und Einatmen dauern etwa 0,3 Sekunden. Die Atemfrequenz eines Großen Tümmlers beträgt etwa 1,5 bis 4 Atemzüge pro Minute.

Der sichtbare Wasserspeier, der oft aus dem Blasloch eines Delfins aufsteigt, kommt nicht aus der Lunge, die (wie die unsere) kein Wasser verträgt.

• Wasser, das sich zu Beginn des kräftigen Ausatmens oben auf dem Blasloch befindet, wird mit den ausgeatmeten Atemgasen nach oben gedrückt.
• Besonders bei kühler Luft kann sich ein Nebel bilden; es ist Wasserdampf, der kondensiert, wenn sich die Atemgase in der freien Luft ausdehnen.

Tauchen

Tümmler müssen im Allgemeinen nicht sehr tief tauchen, um Nahrung zu fangen.

• Abhängig vom Lebensraum tauchen die meisten Großen Tümmler regelmäßig in Tiefen von 3 bis 46 m. Die durchschnittliche Tauchdauer der Großen Tümmler an der Küste liegt zwischen 20 und 40 Sekunden. Die mittlere Tauchdauer beträgt 25,8 Sekunden.
• Sie sind in der Lage, in größere Tiefen zu tauchen. Unter experimentellen Bedingungen tauchte ein Großer Tümmler bis auf 390 m. In einer anderen Studie tauchte ein weiblicher Großer Tümmler vor der Küste bis zu einer Tiefe von 492+ m.

Im Durchschnitt kann ein Tauchgang bis zu 10 Minuten dauern. Die maximale Fähigkeit eines Großen Tümmlers, die Luft anzuhalten, beträgt etwa 12 Minuten.

• Die maximale freiwillige Atemdauer, die für einen Großen Tümmler in Küstennähe aufgezeichnet wurde, betrug 7 Minuten und 15 Sekunden.

Alle Meeressäuger haben spezielle physiologische Anpassungen für das Tauchen. Diese Anpassungen ermöglichen es dem Delfin, Sauerstoff zu sparen.

• Delphine haben, wie andere Meeressäuger auch, eine langsamere Herzfrequenz beim Tauchen. Während des Tauchens wird das Blut von den Geweben, die einen niedrigen Sauerstoffgehalt tolerieren, zum Herzen und zum Gehirn umgeleitet, die eine konstante Sauerstoffzufuhr benötigen.
• Bestimmte Proteinmoleküle – Hämoglobin und Myoglobin – speichern Sauerstoff im Körpergewebe.
  • Hämoglobin kommt in roten Blutkörperchen vor. Langtauchende Säugetiere haben ein höheres Blutvolumen (in Prozent des Körpergewichts) als flachtauchende Säugetiere.
  • Myoglobin kommt im Muskelgewebe vor. Die Muskeln von Walen haben eine höhere Myoglobin-Konzentration als die Muskeln von Landsäugetieren.

Beide, Menschen und Wale, können negative physiologische Auswirkungen durch das Tauchen erfahren.

• Wenn der Druck mit der Tiefe zunimmt, steigt auch die Gasmenge, die im Blut und Körpergewebe eines Tauchers in Lösung geht. Bei einem Druck von etwa 2 Atmosphären (ca. 18 m oder 60 ft.) ist das Gewebe gesättigt. Wenn ein menschlicher Taucher zu schnell an die Oberfläche zurückkehrt, lösen sich die Gase, insbesondere Stickstoff, aus der Lösung und bilden Blasen in Muskeln und Blut. Dieser schmerzhafte und manchmal tödliche Zustand wird als „Taucherkrankheit“ bezeichnet.
• Die Taucherkrankheit tritt am häufigsten bei Gerätetauchern auf, aber auch Taucher mit angehaltenem Atem können beim Tieftauchen eine Taucherkrankheit bekommen. Unter Druck kollabieren die Bronchiolen eines Menschen. Die Lungenluft wird in die Alveolen gepresst: die zahlreichen winzigen Bereiche der Lunge, in denen der Gasaustausch stattfindet. Hier werden Gase unter Druck absorbiert.
• Im Gegensatz zu menschlichen Tauchern atmet ein Delfin keine Luft unter Druck. Er atmet nur an der Oberfläche ein. Außerdem kollabieren bei tauchenden Säugetieren die Lungenbläschen bei einem Druck von etwa 3 Atmosphären (ca.;27 m, oder 90 ft.) und zwingen die Luft in die Bronchiolen (starre Luftkanäle), eine Region, in der kein Gasaustausch stattfindet.

Thermoregulation

Wie andere Säugetiere auch, halten Delphine eine konstante Körpertemperatur. Die Körperkerntemperatur eines Delfins beträgt etwa 36° bis 37°C, was in etwa der eines Menschen entspricht.

Delphine haben mehrere thermoregulatorische Strategien, um Wärme zu halten oder abzugeben.

• Verringerte Oberfläche-zu-Volumen-Ratio.
  • Die fusiforme Körperform des Delphins und die reduzierte Größe der Gliedmaßen verringern die Menge der Oberfläche, die der äußeren Umgebung ausgesetzt ist. Dies hilft den Delfinen, ihre Körperwärme zu bewahren. Delfine, die an kühleres, tieferes Wasser angepasst sind, haben in der Regel größere Körper und kleinere Brustflossen als Küstendelfine, was das Verhältnis von Oberfläche zu Gesamtkörpermasse weiter verringert.
• Erhöhte Isolierung.
  • Delphine lagern den größten Teil ihres Körperfetts in einer dicken Schicht aus Blubber ein. Diese Blubberschicht isoliert den Delfin und hilft, die Körperwärme zu erhalten. Blubber unterscheidet sich von Fett dadurch, dass er zusätzlich zu den Fettzellen ein faseriges Netzwerk aus Bindegewebe enthält. Das Körperfett eines Großen Tümmlers macht im Allgemeinen etwa 18 % bis 20 % seines Körpergewichts aus.
• Wärmeaustauschsystem. Das Kreislaufsystem eines Großen Tümmlers passt sich an, um Körperwärme zu konservieren oder abzuführen und die Körpertemperatur zu halten.
  • Arterien in den Brustflossen, Fluke und Rückenflosse sind von Venen umgeben. So wird ein Teil der Wärme des Blutes, das durch die Arterien fließt, an das venöse Blut und nicht an die Umgebung abgegeben. Dieser Wärmeaustausch im Gegenstrom hilft Delphinen, die Körperwärme zu bewahren.
  • In kaltem Wasser kann die Durchblutung in den Blutgefäßen nahe der Oberfläche der Brustflossen, der Fluke und der Rückenflosse abnehmen und in den Blutgefäßen, die das Blut zum Körperkern transportieren, zunehmen, wodurch die Körperwärme bewahrt wird.
  • Bei längerem Training oder in warmem Wasser muss ein Delphin möglicherweise überschüssige Wärme abgeben. In diesem Fall steigt die Durchblutung in den Blutgefäßen nahe der Oberfläche der Brustflossen, der Fluke und der Rückenflosse und sinkt in den Blutgefäßen, die das Blut zum Körperkern leiten. Überschüssige Wärme wird an die äußere Umgebung abgegeben

Im Allgemeinen haben Große Tümmler eine höhere Stoffwechselrate als Landsäugetiere ähnlicher Größe. Dieser erhöhte Stoffwechsel erzeugt eine große Menge an Körperwärme.

Säugetiere verlieren Körperwärme, wenn sie ausatmen. Aber Delfine bewahren eine beträchtliche Menge an Wärme, weil sie weniger häufig atmen als Landsäugetiere.

Schlaf

Bei der Untersuchung des Schlafs bei Großen Tümmlern fanden Forscher heraus, dass Delfine etwa 33 % des Tages mit Schlafen verbringen.

Forscher haben sowohl durch Beobachtungen als auch durch elektrophysiologische Untersuchungen gezeigt, dass der Tiefschlaf bei Großen Tümmlern und anderen Walen jeweils nur in einer Gehirnhälfte stattfindet.