Wie atmen Strandkrabben (Carcinus maenas)

Wie atmen Strandkrabben (Carcinus maenas), wenn sie sich nicht im Wasser befinden:

Neben den ständig im Wasser lebenden Krebstieren gibt es unter den Zehnfußkrebsen (Decapoda) auch Arten, die mehr oder weniger amphibisch leben. Das heißt, sie leben zumindest zeitweise an Land. Es gibt aber auch viele Arten, die sich an ein ständiges Landleben angepasst heben.
Die Strandkrabbe (Carcinus maenas) gräbt sich bei Ebbe oft tief in den Boden ein oder zieht sich unter Pflanzen oder in Höhlen zurück. Dort wartet sie die nächste Flut ab. Auch die Wollhandkrabbe (Eriocheir sinensis) kann auf ihren Wanderungen Landstrecken überwinden. Längere Landaufenthalte treten bei einigen Süßwasserkrabben der Tropen auf, z. B. in den feuchten Gebieten der Regenwälder des Kongobeckens oder in Südamerika. Hier können die Tiere unter Laubhaufen oder im Boden eingegraben weit weg vom Wasser überleben. Ähnliches ist von Indonesien bekannt, wo Krabben noch bis in Höhen von 1000 Metern vorkommen können. Insgesamt ist jedoch der Übergang vom Wasser- zum Landleben an den Küsten der Tropen stärker zu beobachten als im Binnenland, denn in der Gezeitenzone der Küsten sind Krabben sehr zahlreich. Beispielsweise findet man hier häufig Winker-, Reiter- oder Grenadierskrabben, die im Boden und Schlamm vergraben darauf warten, dass die Gezeitenzone trockenfällt. In anderen Regionen leben Krabben zwar an Land, müssen aber in der Nähe des Wassers tiefe Röhren graben, die bis zum Grundwasserspiegel reichen. Für alle amphibisch lebenden Dekapoda ist es also wichtig, sich vor Austrocknung zu schützen.
Manche Dekapoda sind aber reine Landbewohner und somit Luftatmer, zu ihnen gehören die Landeinsiedlerkrebse (Coenobitidae) und die Landkrabben (Gecarcinidae). Beide stammen von im Wasser lebenden Familien ab und müssen immer noch zum Wasser, um die Larven abzustreifen. Coenobitidae verbergen den Hinterleib in Schneckengehäusen, weil er keinen harten Chitinpanzer besitzt. Die einzige Ausnahme bildet der Palmendieb (Birgus latro), der einen hart verkalkten Panzer am Hinterleib entwickelt hat. Landkrabben graben oft tiefe Wohnröhren. Bei diesen Tieren hat sich ein seitlich breit ausladender Carapax entwickelt, der seitlich ein lungenähnliches Organ umschließt, welches sich aus den Kiemen entwickelt hat. Diese Landkrebse haben sich also von der Kiemen- zur Lungenatmung umgestellt.
Für die Decapoda ist die Gefahr der Austrocknung generell ein größeres Problem als die Umstellung der Atmung. Krabben haben keine Möglichkeit, sich gegen diese Austrocknung zu schützen, so dass letztlich bei Wassermangel die Kiemen verkleben und die Tiere ersticken. Sie meiden daher das direkte Sonnenlicht, suchen am Tage dunkle Schlupfwinkel auf und müssen oft und viel trinken. Die Atmungsorgane der Krabben sind gegenüber der von Krebsen abgeändert. Im Normalfall befinden sich die Kiemen der Krebse an den Beinen und der Rumpfwand der Thorakalregion und werden von dem Carapax seitlich überdeckt. Mit den Scaphognathiten der Maxillae wird nun ein ständiger Wasserstrom erzeugt, dem O2 und Salze entzogen und an den CO2 und teilweise auch Exkremente abgegeben werden. Bei sehr ursprünglichen Krebsen wie den Garnelen, sind die Kiemenhöhlen nach unten weit offen. So kann das Atemwasser auf der gesamten Breite einströmen.
Bei Krabben hingegen schließt sich der Carapax an die Rumpfwand an und es bleibt lediglich eine Einstromöffnung mit einem Haarkranz um die Öffnung erhalten. Diese Öffnung befindet sich an der Basis des großen Scherenfußes. Der Haarkranz verhindert das Eindringen von Fremdkörpern in der Kiemenhöhle. So ausgestattet sind die Krabben die am besten für das Landleben ausgestatteten Decapoda, denn ihre Kiemen sind am effektivsten gegen Austrocknung geschützt.
Wegen der entsprechenden Anpassungen kann man feststellen, dass mit einer Ausnahme bei allen amphibischen und terrestrischen Krabben die Kiemen als Atmungsorgan erhalten geblieben sind.
Wie nun überlebt die Strandkrabbe lange Phasen der Trockenheit?
Sie behält in den Kiemenhöhlen eine gewisse Wassermenge zurück, stellt sich auf die Hinterbeine und reckt sich in die Höhe. Nun treibt sie das Wasser mit den Scaphognathiten durch die Kiemenhöhlen nach oben aus dem Mund heraus. Dort läuft es den Bauch herab und in die Wassereinstromöffnung an den Basen der großen Scherenfüße hinein. Diese Art der Berieselungsatmung führt zu einem ständigen Wasserumlauf, bei dem das Wasser immer wieder mit Sauerstoff beladen wird. Durch Verdunstung nimmt allerdings die Wassermenge stetig ab und muss von Zeit zu Zeit aufgefüllt werden. Die Krabbe ist aber in der Lage, auch eine Zeit lang nur Luft durch die Kiemen zirkulieren zu lassen, muss aber letztlich doch früher oder später zum Wasser. Dieses System des Wasserumlaufs ist bei vielen Krebsen, Krabben und anderen Wasserbewohnern zu finden.
Reiterkrabben haben im oberen Teil der Kiemenhöhle eine Art Luftkammer entwickelt, und können so die Luftatmung stärker ausnutzen. Andere Landkrabben (Gecarcinidae) und einige Grapidae- Arten haben stark vergrößerte Kiemenhöhlen mit einer großen Oberfläche und einem speziellen Kapillarsystem entwickelt. So ist aus den Kiemen ein lungenähnliches Organ geworden. Die beste Anpassung an das Landleben und die Luftatmung hat der Palmendieb (Birgus latro), der eine extrem vergrößerte Kiemenhöhleninnenfläche mit traubigen Strukturen besitzt. Er ist allerdings nicht mehr in der Lage, längere Zeit im Wasser überleben zu können, schon nach etwa fünf Stunden ertrinkt er. Eine Besonderheit bilden Landeinsiedlerkrebse der Gattung Coenobita. Deren in einem Schneckengehäuse verborgener Hinterleib hat eine stark vergrößerte, runzelige Oberfläche mit einem stark verzweigten Blutlakunensystem. Hier findet ein direkter Gasaustausch statt. Die Kiemen dieser Gattung sind völlig zurückgebildet. Man kann diesen Tieren sogar den Carapax und die Scaphognathiten entfernen, so dass deren Atmung beeinträchtigt würde. Auch diese Gattung überlebt im Wasser nur für kurze Zeit.
Fazit:
Fast alle Decapoda atmen also über Kiemen oder über aus Kiemen hervorgegangenen lungenartigen Organen. Eine Ausnahme bilden Landeinsiedlerkrebse der Gattung Coenobita.

Wie taucht der Pottwal (2) (physeter macrocephalus)

Wie taucht der Pottwal (2) (Physeter macrocephalus):

Der Pottwal ist das größte, rezente Raubtier und der größte Zahnwal. Ausgewachsene Weibchen sind ca. 14 m lang, ausgewachsene Männchen können 17 bis 20 m lang und 40 bis 70 t schwer werden. Pottwale leben in allen Ozeanen, die Männchen aber hauptsächlich vom 45. Breitengrad bis zur Packeisgrenze. Die Tauchgänge der Pottwale gehen bis in eine Tiefe von 3000 Metern. Sie erbeuten ihre Nahrung vermutlich als Lauerjäger. Dabei bewegen sie sich möglicherweise nur kurze Strecken horizontal, denn sie tauchen in der Regel in der Nähe der Abtauchstelle wieder auf.
1969 fand man vor Durban (Südafrika) einen gestrandeten Pottwal. Untersuchungen des Mageninhaltes ergaben, dass der Wal bodenlebende Haie (Scymnodon Sp.) gefressen hatte. Der Meeresboden dieser Region befindet sich aber in einer Tiefe von 3193 Metern. 1970 orteten amerikanische Wissenschaftler die Klicklaute eines Pottwals und berechneten mittels einer Triangulation die Tauchtiefe des Tieres, sie lag bei 2500 Metern. Extremtauchgänge sind unter den Potwalen eher selten. Die durchschnittliche Tauchtiefe liegt bei 600 bis 1000 Metern. 1955 hatte sich ein Pottwal zwischen Chile und Ecuador in einer Tiefe von 1113 Metern in ein Tiefseekabel verbissen und war dort verendet. Die Tauchzeit von Pottwalen liegt derzeit durchschnittlich bei 1 Stunde und 52 Minuten. Im Jahr 1983 wurde bei einer Zeitmessung in der Karibik die derzeit längste Tauchzeit für einen Pottwal mit 2 Stunden und 18 Minuten ermittelt. Allerdings tauchen junge Pottwale nur etwa 20 Minuten und Kälber gar nur 7 Minuten.
Um neue und genauere Erkenntnisse über das Tauchverhalten der Wale zu erlangen, wurden in den letzten Jahren von amerikanischen Wissenschaftlern an den Finnen und Rücken von Blauwalen, Delfinen und Pottwalen, Messinstrumente und Kameras angebracht.
Insbesondere Terrie Williams von der University of California in Santa Cruz hat dabei beeindruckende Erkenntnisse gewonnen. Diese Erkenntnisse betreffen neben dem Spermacetiorgan auch das Zusammenspiel der Anatomie von Lungen und Blutgefäßen mit den biochemischen Eigenschaften bestimmter O2- Speicherstoffe in Blut und Muskelgewebe. Darauf soll im folgenden genauer eingegangen werden:
Wenn ein Pottwal auf Tauchstation geht, gerät er unter immense Druckverhältnisse und das über einen sehr langen Zeitraum. Um diesen Tauchgang überleben zu können, vor allem auftauchen zu können ohne nennenswerte, stundenlange Dekompression, hat der Pottwal besondere Anpassungen.
Zunächst konnte festgestellt werden, dass die Lungen des Wals ab einer Tiefe von ca. 80 Metern kollabieren und die Restluft aus der Lunge in die oberen Atemwege gedrückt wird. Das hat zwei Vorteile. Einerseits kann nun der erhöhte Druck nicht die Luft in den Blutkreislauf drücken, was beim Auftauchen offenbar eine Gasembolie verhindert. Zum anderen würde Restluft in der Lunge auch einen zu hohen Auftrieb mit sich bringen, das ist bei besagter Situation nicht der Fall.
Vergleicht man die Atmung und den Lungenaufbau des Pottwals mit denen der Landsäugetiere, stellt man gravierende Unterschiede fest. Der Mensch tauscht beispielsweise nur 10 bis 15 % des Lungenvolumens bei einem Atemvorgang aus, Pottwale hingegen 90 % und das obwohl die Lungen bezogen auf die Körpergröße bei Pottwalen relativ klein sind. Das jedoch hat einen wichtigen Grund, denn der Wasserdruck wirkt sich wesentlich stärker auf Hohlräume als auf Festkörper aus. Bei Landsäugern enthalten lediglich die Luftröhre und die Bronchien verstärkende Knorpelringe. Bei Pottwalen jedoch finden sich diese Verstärkungen noch in den kleinsten Verästelungen der Bronchien. Auch im Lungengewebe und dessen Außenverkleidungen sind durch E. J. Slijper, Professor für Wirbeltieranatomie an der Universität Amsterdam, verstärkende Fasern nachgewiesen worden. Außerdem erwähnt Slijper 1958 erstmals ein Klappensystem, welches aus etwa vierzig hintereinander liegenden, in die Bronchien hinabreichenden Schleimhautfalten mit ringförmigen Muskelfasern besteht. Diese können den Bronchialraum durch Kontraktion völlig abschließen. So wird verhindert, dass Luft aus den weichen Alveolen in das starre Bronchialsystem gelangen kann. Es lassen sich aber nicht nur die Bronchien, sondern auch die Lungenbläschen (Alveolen) verschließen. So bewirken unzählige Klappen, Ventile, Versteifungen und Schließmuskel, dass dem Wal beim Tauchen, durch den hohen Wasserdruck, nicht alle Rippen brechen. Dieses System scheint auf den ersten Blick im Widerspruch zu der Notwendigkeit der vollständigen Lungenentleerung zu stehen. Schließlich soll ja durch das Klappensystem eine Entleerung der Alveolen mehr oder weniger verhindert werden. Technisch gesehen macht das allerdings Sinn. Der Wal taucht mit bis zu zwei Metern pro Sekunde ab. Der Druckabfall ist so immens. Möglicherweise bewirkt das Klappensystem die Aufrechterhaltung eines inneren Gegendrucks, der mit steigender Tauchtiefe und mit steigendem Außendruck langsam nachlässt, weil die Restluft in den Lungen über das Ventilsystem langsam und dosiert abgelassen wird, was unter Umständen durch kurze Druckausgleichstopps des Wals unterstützt wird. Ein Rückfluss der Luft ist nicht möglich, zumal die Lungen früher oder später doch kollabieren, beträgt doch das Gasvolumen in einhundert Metern Tiefe nur noch ein elftel des Volumens an der Oberfläche.
Um die Tauchzeit entscheidend zu verlängern, verbraucht der Wal seinen Sauerstoffvorrat im Gegensatz zu Landsäugern fast vollständig. Dazu wird der Atemreflex der Wale durch Sauerstoffmangel und nicht wie bei Landsäugern durch Kohlendioxydüberschuss ausgelöst. So ist die Sauerstoffausnutzung der Wale wesentlich besser, denn sie atmen nicht unverbrauchten Sauerstoff ab. Zudem ist bei Pottwalen die Sauerstoffsättigung im Hämoglobin erst bei 40 – 45 % erreicht, bei Landsäugetieren liegt der Wert bei 30 – 33 %. Die Sauerstoffbindung ist außerdem schneller als bei Landsäugetieren. Der Hämoglobingehalt im Blut der Pottwale liegt bei annähernd 15,8 g/ 100 ccm, bei Rindern liegt er bei ca. 12,4 g/ 100 ccm. Allerdings haben die Wale eine recht geringe Blutmenge, die bei nur ca. 3,9 % des Körpergewichtes liegt. Landsäuger kommen da schon auf ca. 13 % des Körpergewichtes. Somit kommt dem Walblut also neben der Sauerstoffspeicherung offenbar eine zweite Aufgabe zu, das ist der Sauerstofftransport. Der Wal transportiert mit seinem Hämoglobin im Blut jede Menge Sauerstoff zu den Muskeln, in denen es mit Hilfe von Myoglobin gespeichert wird. Der Myoglobingehalt im Muskelgewebe der Wale ist 5 bis 10 Mal höher als bei Säugern auf dem Land. Nach Slijper speichern Wale den Sauerstoff so zu 41 % im Hämoglobin des Blutes, zu 41 % im Myoglobin der Muskeln, zu 8 % in anderen Organen und zu 9 % in den Lungen. Menschen speichern den Sauerstoff zu 34 % in den Lungen und zu 13 % im Myoglobin. Pottwale können also einen bis zu 40 % höheren Sauerstoffvorrat zum Tauchen verwenden.
Ein weiteres Organ für Sauerstoffspeicherung und Druckausgleich ist das so genannte Wundernetz (rete mirabilis), ein netzartiges System aus feinen Blutgefäßen, im mit Fettzellen und Lymphgefäßen durchsetzten Bindegewebe. Das Wundernetz findet sich im Bereich von Brusthöhle, Hals, Wirbelsäule und Gehirn und hat das Aussehen eines Blutschwamms. Die Arterien des Netzes sind sehr muskulös und die Venen sind flexibel. So übernehmen letztere im technischen Sinne die Funktion eines Windkessels um Blutdruckschwankungen auszugleichen. Das ermöglicht eine bessere, konstantere Versorgung der Organe – zum Beispiel dem Gehirn – mit Blut und damit mit Sauerstoff. Das Wundernetz dient auch der Abgabe von Sauerstoff in das Fettgewebe, dieses ist ein hervorragender Sauerstoffspeicher. Wie der Übergang des Sauerstoffs in das Fettgewebe erfolgt, ist aber noch nicht geklärt. Letztlich kommen dem Wundernetz damit drei Aufgaben zu: Erstens dem Ausgleich von Druckschwankungen, zweitens als Sauerstoffspeicher und drittens als Füllmasse für Hohlräume.
Um dem Körper in der wichtigen Phase des Tauchens, der Jagd, genug Energie – also Sauerstoff – zur Verfügung zu stellen, muss der Wal bei anderen Tätigkeiten Energie sparen. In diesem Blog ist bereits über das Tauchen ohne Sauerstoffumsatz berichtet worden. Ob Pottwale tatsächlich völlig passiv abtauchen und aufsteigen, ist nicht vollständig erwiesen. Tatsächlich gibt es Mechanismen, die es dem Wal erlauben sich auch aktiv zu bewegen, ohne die Muskeln ausreichend mit Sauerstoff versorgen zu müssen. Dabei entsteht aber Milchsäure. Mit Hilfe von Venenschließmuskeln verhindern aber Pottwale, dass diese Milchsäure in die Blutbahn gerät. Erst beim Auftauchen werden die Venenschließmuskeln geöffnet, die Milchsäure gelangt in die Blutbahn, wird dort aber mit Hilfe von Sauerstoff abgebaut und es kommt nicht zu den bei Menschen als Muskelkater bekannten Muskelschmerzen. Ein weiteres wichtiges Organ ist das Spermacetiorgan (siehe in diesem Blog oben). Mit diesem hat der Wal quasi seine Tarierweste bei sich. Wichtig bleibt: ab 80 bis 100 Metern kollabieren die Lungen, es gibt keinen Gasaustausch mehr, aber das ist wie wir nun wissen auch nicht nötig.

Das Petermännchen (Trachinus draco)

Die Petermännchen (Trachinidae) sind Fische, die in die Ordnung der Barschförmigen (Perciformes) eingeordnet werden. Die Färbung ist sehr variabel und oft dem Bodengrund angepasst, das Große Petermännchen (Trachinus draco) zeigt eine gelbbraune Färbung mit dunkleren und leuchtend blauen Querstreifen, das Kleine Petermännchen (Trachinus vipera) ist graubraun gefärbt mit dunkelbraunen Punkten. Der Körper ist gestreckt, bis max. 50 cm lang, und seitlich abgeflacht. Augen und Mundspalt sind nach oben gerichtet. Der Kiemendeckel hat je einen nach unten gerichteten giftigen Dorn, die vordere Dorsale ist kurz und mit fünf bis acht Giftdrüsen enthaltenen Knochenstrahlen versehen, die hintere Dorsale und die Anale sind lang gestreckt. Beim großen Petermännchen sind die kleinen Stacheln zwischen den Augen ungefährlich.

Petermännchen sind Lauerjäger, die am Tage im Sediment vergraben auf ihre Beute lauern und diese auf Abstände von bis zu einem Meter erjagen. Vor allem in den Monaten Juni – August suchen Petermännchen zur Laichzeit flache Gewässer auf. Sie graben sich in Sand und Schlamm ein, so dass nur die Augen sichtbar sind. Der Leich wird in das Wasser abgegeben und entwickelt sich planktonisch.

Petermännchen gehören zu den giftigsten Tieren Europas. Durch ihre giftigen Flossenstrahlen der vorderen Dorsale in Verbindung mit der Gewohnheit, sich in Strandnähe in den Sand oder Schlamm einzugraben, stellen sie eine erhöhte Gefahr für Badegäste dar. Das von den Tieren abgegebene hitzeempfindliche Hämotoxin enthält unter anderem Serotonin und Proteine, die eine Histaminausschüttung hervorrufen. Die Vergiftung verläuft in der Regel nicht tödlich. Sie verursacht aber schon bei Abgabe geringer Mengen oft starke, schmerzhafte Schwellungen, die sehr lange anhalten können. Das Schmerzempfinden setzt sofort nach dem Stich ein und breitet sich schnell auf benachbarte Regionen oder Gliedmaßen aus. Später (nach ca. 24 Stunden) folgt oft ein ausgeprägtes Taubheitsgefühl. Eventuell können sich flüssigkeitsgefüllte Blasen bilden. Selten können Brechreiz und erhöhte Temperatur auftreten. Als erste Hilfemaßnahme hat sich eine Wärmebehandlung bei Temperaturen von ca. 45 °C der betroffenen Region bewährt, Verbrennungen sind zu vermeiden. Bei Verdacht auf eine Vergiftung sollte sofort ein Arzt aufgesucht werden.

Petermännchen werden zum Teil als Speisefisch genutzt, haben aber keine überragende Bedeutung für die Nahrungsmittelindustrie. So werden sie hauptsächlich als Beifang in den Netzen der Fischer und beim Angeln angelandet. In Frankreich gelten sie wegen ihres trockenen, aber schmackhaften Fleisches als Delikatesse. Dort wo Petermännchen kommerziell genutzt werden, ist gesetzlich vorgeschrieben, dass den Fischen die Flossenstacheln entfernt werden, bevor sie in den Handel gelangen, da diese oft noch längere Zeit nach dem Fang aktiv sein können.

Die Vorkommen der Petermännchen erstrecken sich auf den östlichen Atlantik und seine Randmeere, vom Senegal bis Norwegen. Außerdem gibt es Nachweise im Mittelmeer, im Schwarzen Meer, in der Nordsee und der westlichen Ostsee. Sie leben je nach Art in Tiefen von wenigen Metern bis 150 Metern.

Holländische Fischer warfen den Fisch oft als Opfergabe an den Schutzheiligen St. Peter ins Meer zurück. Davon wurde später der Name „Petermännchen“ oder „Pietermann“ abgeleitet.

gezeigte Bilder: Großes Petermännchen (Trachinus draco) im Ozeaneum Stralsund

Wie taucht der Pottwal (physeter macrocephalus)

Alle Wale sind als Säugetiere Warmblüter, der Pottwal, physeter macrocephalus, bildet hierin jedoch in gewisser Hinsicht eine Ausnahme. Er besitzt im Kopfbereich ein besonderes Organ, das Spermacetiorgan. Darin befindet sich eine große Menge Walratöl, in welchem ein Wachs, das Walrat, gelöst ist. Dieses Organ verleiht dem größten Raubtier der Erde nicht nur den charakteristischen Körperumriss mit dem typischen kastenförmigen Kopf, sondern es ermöglicht ihm sehr wahrscheinlich auch die Fähigkeit zum Tieftauchen. Derzeit ist für den Pottwal eine Extremtiefe von mehr als 3000 Metern nachgewiesen und das über eine Dauer von etwa zwei Stunden. Der Tauchgang besteht aus vier einzelnen Phasen, die zyklisch ablaufen.

Diese sind:

1. Nach dem Auftauchen des Wales, öffnet sich das Blasloch direkt an der Kopfvorderseite und es wird eine unter hohem Druck stehende Menge Gas (Kohlendioxid?) ausgeblasen. Das Tier schwimmt nun etwa 10 Minuten lang aktiv an der Wasseroberfläche und atmet dabei bis zu 60 mal. Dieses Atmen führt zum einen zu einem Vorrat an Sauerstoff durch schließliche Sättigung der speziell ausgebildeten Myoglobinspeicher der Muskulatur (durch Hyperventilation) und er kühlt zum anderen das Spermacetiorgan mit der Außenluft (möglicherweise auch durch eingesaugtes Seewasser?) unter die Körpertemperatur.Dabei kristallisiert der Wachsanteil des Walrats aus dem Walratöl aus. Walrat, wissenschaftlich als Cetaceum oder Spermaceti bezeichnet, ist ein Wachs. Sein Schmelzpunkt liegt bei 42 °C. Walrat löst sich leicht in Walratöl. Der Gewichtsanteil des Wachses beträgt etwa ein Drittel des Walratöls. Natürliches Waltrat ist oberhalb etwa 21°C flüssig, unterhalb 18°C ist es kristallin-fest. Diese Differenz bedeutet, dass das gekühlte und damit auskristallisierte System 2,2% weniger Volumen beansprucht als das erwärmte, also flüssige. Auf die angenommene Größe eines Pottwals von ca. 25 to (davon sind etwa 2,5 to Watrat) erhält das Tier ein äquivalentes Gewichtsplus von ungefähr 40 kg. Die Phase 1 endet mit dem letzten tiefen Atemzug, der quasi alle Sauerstoffspeicher des Körpers vollends füllt und der anschließenden völligen Entleerung der Lungen.Zunächst befand sich der Wal dem Archimedischen Prinzip folgend in der Schwebe. Das Gleichgewicht zwischen Auf- und Abtauchen wäre erreicht, wenn das Gesamtvolumen des Tieres eine Wassermenge verdrängen würde, deren aktuelles Gewicht genau dem Körpergewicht des gesamten Tieres gleich ist. Nach dem Phasenübergang des Walrats zur kristallinen Phase und der damit verbundenen Änderung des spezifischen Gewichts dieses Teilsystems ist diese Bedingung jedoch nicht mehr gegeben. Ein relatives Übergewicht erzeugt eine Zugkraft von etwa 40 kg und zieht den Wal senkrecht in die Tiefe. Die anfängliche Sinkrate von 1,5 bis 2,2 m/s kann beim Abtauchen direkt beobachtet werden, wenn das Tier die Fluke in die Luft erhebt und dann offenbar senkrecht abtaucht. Diese Sinkrate bleibt nun erhalten bis in die volle Tauchtiefe. Das Abtauchen erfolgt offenbar ohne aktive Schwimmbewegungen und somit auch weitgehend ohne Sauerstoffumsatz.
   



2. Der Herzschlag des abtauchenden Wals verlangsamt sich nun zum Teil erheblich, was darauf hinweisen kann, dass das Abtauchen keine aktive Schwimmleistung ist. Die Betrachtung der spezifischen Gewichte spricht dafür, dass das Abtauchen ein rein physikalischer, passiver Vorgang ist. Es ist möglich, dass der Wal während des Sinkens schläft. Er würde erst mit dem Erreichen des Tiefseegrundes erwachen, was das Sonar rechtzeitig signalisiert. Die Tauchtiefe wird somit nicht von einer biologischen Leistungsgrenze vorgegeben, sondern von der ozeanographischen Topographie. Der Wal sinkt so lange, bis er in Grundnähe angekommen ist. Das Tier kann aber auch den Tauchvorgang aktiv beenden. Das Absinken dauert bis zu einer Stunde. Der passive Vorgang beansprucht die Sauerstoffvorräte kaum.
   



3. Mit dem Erreichen des Jagdreviers erwacht das Tier und beginnt die wahrscheinlich kurze, etwa 10 Minuten andauernde schwimmaktive und sonargelenkte Jagd. Diese erfolgt natürlich unter aktiver Muskelarbeit und unter Sauerstoffumsatz, was auch zu einer erhöhten Wärmeproduktion führt. Das Verschlucken der Beute ändert die Hydrostatik des Pottwals nicht, da sich die Tintenfische für ihre Tauchtiefe ohnehin im Gleichgewicht befinden. Die durch die erhöhte Bewegung erzeugte Körperwärme kann nicht, wie bei Säugetieren sonst, nach außen abgegeben werden, weil die mächtige Speckschicht einen sehr guten Isolator gegen Wärmeverlust darstellt. Insofern würde ein Wärmestau drohen. Das noch kalte Spermacetiorgan dient in dieser Situation jedoch als innerer Kühler und verhindert eine Überhitzung der Muskulatur. Schließlich wird das Kühlorgan soweit durchwärmt, dass der kristallisierte Walrat schmilzt. Dabei ändert sich das spezifische Gewicht des Tieres, das Volumen des Walrat/Walratöl-Systems nimmt zu und damit auch das des ganzen Tieres. Der Wal wird schließlich um etwa 2 - 3% leichter und dadurch sogar gezwungen, die Tiefe zu verlassen und aufzutauchen. Möglicherweise existiert hier ein Schutzmechanismus, so dass der Schmelzpunkt gerade dann erreicht wird, wenn der Sauerstoff verbraucht ist. Somit könnte eine Überschreitung der Tauchzeit quasi im Jagdeifer vermieden werden. Denn die Erschöpfung der Sauerstoffvorräte würde über die vermittelnden thermischen Vorgänge das rechtzeitige Auftauchen erzwingen.



4. Das Auftauchen des Wals dürfte nun wieder ein rein passiver Vorgang sein. Es wird eine Steigrate erreicht, die im wesentlichen von der Walform und seinem spezifischen Gewicht diktiert wird. Eine aktive Bewegund unter Sauerstoffumsatz liegt dem nicht zugrunde. Die erste aktive Leistung ist der Blas.

Die gezeigten Bilder:

1. Oberes Bild: Skelett eines 2002 in der Meldorfer Bucht gestrandeten Pottwals. Oberhalb des pfannenförmigen, zahnlosen Oberkiefers befindet sich das Spermacetiorgan.


2. Unteres Bild: Pottwal im Kampf mit einem Riesenkalmar, Dokumentarplastik aus dem Ozeaneum in Stralsund.

Was ist Ultraschall

Mit Ultraschall (oft als 'US' abgekürzt) bezeichnet man Schall mit Frequenzen, die oberhalb des vom Menschen wahrgenommenen Bereiches liegen. Das umfasst Frequenzen zwischen 20 kHz (obere Hörschwelle) und 1 GHz. Schall mit noch höherer Frequenz wird als Hyperschall bezeichnet, bei Frequenzen unterhalb des für Menschen hörbaren Frequenzbereichs spricht man dagegen von Infraschall.