Wale, Seehunde und Seekühe leben im Wasser und können trotz der Probleme, die für Säugetiere bestehen, hervorragend tauchen. Beeindruckende Leistungen zeigen der Potwal (nachgewiesene Tiefe 1134m) und die arktische Wedell- Robbe (nachgewiesene Tiefe 600m). Es muss eine Reihe von Angepasstheiten geben, die es den Tieren ermöglichen, diese Tiefen zu erreichen.
Naturgemäß lassen sich Robben besser untersuchen als Wale. Sie lassen sich dressieren und arbeiten „freiwillig“ mit den Wissenschaftlern zusammen. Entweder schnallt man den Tieren eine Art Rucksack mit Messgeräten um und sie können frei tauchen (Wedell-Robbe) oder man untersucht sie (Seehunde) in einem Becken.
Befindet sich ein Mensch längere Zeit in Tiefen unter 20m, löst sich unter diesen Bedingungen Stickstoff aus der Atemluft der Lungen im Blut. Kommt der Mensch zu schnell zurück an die Oberfläche, so fällt der hohe Druck weg und in seinem Blut entstehen Stickstoffbläschen (wie bei einer Mineralwasserflasche).
Bei Tieren ist die Gefahr nicht so groß, da sie ja unter Wasser nicht weiter atmen. Sie könnten nur durch den Stickstoff in ihrem Luftvorrat gefährdet werden. Bei Potwalen werden die Lungen völlig zusammengedrückt und die Lungenluft befindet sich in der sehr großen, mit Knochenringen versteiften Luftröhre – dort besteht kein Kontakt mit dem Blut.
Die Wedell-Robbe atmet vor dem Tauchen aus und unter Wasser wird bei ihr der Blutfluss zu den Lungen halbiert.
Da die Wedell-Robbe bis zu einer Stunde tauchen kann, hat man nach Sauerstoffvorräten im Körper gesucht.
Bei einem Vergleich Seehund / Mensch hat man mehrere eindrucksvolle Unterschiede gefunden.
Seehund von 30kg besitzt 4,5l Blut, das 25ml O2 in 100ml enthält.
Mann von 70kg besitzt 4,5l Blut, das 20ml O2 in 100 ml enthält.
Seehund von 30kg besitzt 6kg Muskelmasse mit 45ml O2 pro kg.
Mann von 70kg besitzt 16kg Muskelmasse mit 15ml O2 pro kg.
Neben den im Verhältnis größeren Organen besitzt der Seehund auch abweichende, leistungsfähigere Hämoglobin- und Myoglobinmoleküle.
Die Gewebe der Arme und Beine eines Menschen können ohne Schaden eine Stunde ohne Sauerstoffversorgung auskommen. Die Niere ist ähnlich unempfindlich gegenüber Sauerstoffmangel.
Gehirn und Herz reagieren sehr empfindlich auf mangelnde Blutversorgung und werden schnell geschädigt.
Diese Ergebnisse kann man mit einiger Vorsicht auf Seehunde übertragen.
Bei Versuchen mit dressierten Tieren, hat man die beiden folgenden überraschenden Messergebnisse erhalten.
Die Versuchsergebnisse zeigen, dass beim Tauchen der Sauerstoffverbrauch des Herzens gesenkt wird (Herzfrequenz sinkt dauerhaft) und nicht alle Organe gleichmäßig mit Sauerstoff versorgt werden. Wie zusätzliche Untersuchungen zeigen, erhält das Gehirn der Tiere beim Tauchen sogar etwas mehr Sauerstoff als beim Atmen an der Luft.
Die Untersuchung von Perlentaucherinnen in Korea und Japan hat gezeigt, dass auch der Mensch diesen Regulationsmechanismus besitzt.
Man muss annehmen, dass der Regulationsmechanismus im Laufe der Evolution vor der Entstehung von wasserlebenden Säugetieren entstanden ist. Beim Menschen besteht kein Selektionsdruck – aber beim Seehund.
Bei Versuchen mit Seehunden hat man festgestellt, dass der Effekt auch auftritt, wenn nur das „Gesicht“ des Tieres in eine Schüssel eintaucht.
Diese Beobachtung ermöglicht es, den Regulationseffekt im Unterricht zu demonstrieren.
Man benötigt eine Laufuhr mit Pulsmessung; die Einheit zur Messung der Herzfrequenz wird mit einem Brustgurt umgeschnallt und die Uhr zeigt die Werte an. Bei der einfachen Ausführung (ohne Datenspeicher und Computerinterface) benötigt man zusätzlich eine Uhr mit Sekundenzeiger.
Man arbeitet in einer Dreiergruppe. Die Versuchsperson trägt den Brustgurt. Eine Person liest auf der Laufuhr alle 2 Sekunden die Werte ab, die von der dritten Person notiert werden.
Die graphische Darstellung zeigt die Messwerte, die bei dem abgebildeten Versuch erhalten wurden. Es ist günstig, kaltes Wasser zu nehmen. Der Reflex ist nicht bei allen Menschen gleich stark ausgeprägt.
Zu dem mit der roten Linie markierten Zeitpunkt wurde das Gesicht eingetaucht.
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26. Juni 2011
© B.Bossert