Anpassungen

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Schwimmen

Pinguine können mehrere Monate am Stück auf See verbringen und kommen nur zum Brüten und zur Mauser an Land. Den Fiordland-Haubenpinguinen wachsen gelegentlich Seepocken auf dem Schwanz – ein Hinweis darauf, dass sie lange Zeit auf See sind.

Frühere Schätzungen der Schwimmgeschwindigkeiten stützten sich auf Beobachtungen von Pinguinen, die an fahrenden Schiffen entlang schwammen, eine Methode, die sich als unzuverlässig erwies.

Ein Pinguin zieht den Kopf in die Schultern, um seine stromlinienförmige Form beizubehalten und den Luftwiderstand beim Schwimmen zu verringern. Die Füße werden dicht an den Körper an den Schwanz gepresst, um die Steuerung zu erleichtern.

Die Flügel des Pinguins sind paddelartige Flossen, die zum Schwimmen verwendet werden. Die Bewegung der Flossen ähnelt den Flügelbewegungen fliegender Vögel, was den Pinguinen den Anschein gibt, als würden sie durchs Wasser fliegen. Die Flügel- und Brustmuskeln sind gut entwickelt, um die Pinguine durch das Wasser voranzutreiben – ein Medium, das viel dichter ist als Luft.

Die soliden, dichten Knochen helfen den Pinguinen, den Auftrieb zu überwinden.

Nicht nur, dass sie unter Wasser „fliegen“, diese Adéliepinguine scheinen auch aus dem Wasser zu „fliegen“, indem sie leicht 1,8 m in die Luft springen. Dieses Verhalten ist häufig zu beobachten, wenn Pinguine auf rauem oder hohem Gelände wie Eisschollen und felsigen Küsten an Land gehen.

Obwohl es für Pinguine energieeffizienter ist, unter Wasser zu schwimmen als an der Wasseroberfläche, müssen sie zum Atmen an die Oberfläche kommen. Viele Pinguinarten springen wie Delfine oder Schweinswale ins Wasser und wieder heraus.

• Beim Tümmeln können Pinguine weiteratmen, ohne ihren Vorwärtsdrang zu unterbrechen. Sie halten eine konstante Geschwindigkeit von 7 bis 10 km/h aufrecht und atmen etwa einmal pro Minute.
• Das Tümmeln kann auch Raubtiere unter Wasser verwirren.
• Nicht alle Arten zeigen dieses Verhalten. Von Kaiserpinguinen ist nicht bekannt, dass sie torpedieren, und bei Königspinguinen ist dieses Verhalten nur selten zu beobachten.

Tauchen

Die meisten Beutetiere der Pinguine leben in den oberen Wasserschichten, daher tauchen Pinguine im Allgemeinen nicht in große Tiefen oder über längere Zeiträume.

Die meisten Arten bleiben weniger als eine Minute unter Wasser.

• Makkaronipinguine tauchen tagsüber typischerweise zwischen 20 und 80 m (66 bis 262 ft.
• Gentoo-Pinguine können eine maximale Tauchtiefe von 200 m erreichen, obwohl die Tauchgänge normalerweise zwischen 20 und 100 m liegen.
• Adélie-Pinguine sind fast sechs Minuten unter Wasser geblieben, obwohl die meisten Tauchgänge viel kürzer sind. Sie sind bis zu einer Tiefe von 170 m (558 ft.) getaucht, obwohl die meisten Tauchgänge weniger als 50 m (164 ft.) betragen.

• Kinnladenpinguine können Tiefen von 121 m (397 ft.) erreichen.Die Tauchgänge dauern zwischen 30 Sekunden und 3 Minuten.
• Die meisten Tauchgänge von Königspinguinen dauern weniger als vier bis sechs Minuten, obwohl auch Tauchgänge von bis zu acht Minuten dokumentiert wurden. Die maximale Tiefe, die für einen Königspinguin-Tauchgang aufgezeichnet wurde, betrug 343 m.
• Kaiserpinguine jagen schnelle Tintenfische und Fische im Mittelwasser und neigen daher dazu, tiefer zu tauchen und länger unter Wasser zu bleiben als andere Pinguine. Der tiefste aufgezeichnete Tauchgang eines Kaiserpinguins betrug 565 m. Der längste aufgezeichnete Tauchgang eines Kaiserpinguins dauerte 27,6 Minuten. Beide Messungen gelten als extrem; die meisten Tauchgänge liegen zwischen 21 und 40 m von der Oberfläche entfernt und dauern 2 bis 8 Minuten.

Pinguine jagen ihre Beute hauptsächlich in pelagischen Gewässern (offener Ozean), aber spärliche Beweise (wie Mageninhaltsanalysen) deuten darauf hin, dass Eselspinguine, Gelbaugenpinguine und Kaiserpinguine auch auf dem Meeresboden tauchen und fressen. Eine detaillierte Tauchstudie von Felsenpinguinen, die in den Küstengewässern des Kerguelen-Archipels nisten und fressen, legt jedoch nahe, dass die benthische Ernährung ein wichtiger Bestandteil ihrer Ernährung ist.

• Eine Gruppe von 16 weiblichen Felsenpinguinen wurde mit Zeit-Tiefenrekordern (TDRs) ausgestattet. Zusätzlich zu den traditionellen pelagischen Tauchgängen zur Nahrungssuche tauchten diese Vögel auch regelmäßig in sehr konstanten Tiefen, was darauf hindeutet, dass sie auch auf dem Meeresboden jagen.
• Je mehr benthische Tauchgänge von einem Pinguin aufgezeichnet wurden, desto größer war der Mageninhalt des zurückkehrenden Vogels. Dies deutet darauf hin, dass die benthischen Tauchgänge wahrscheinlich auf hohe Konzentrationen von Krustentieren abzielten, die während des Tages auf dem Meeresboden ruhten. Pelagische Tauchgänge dauerten im Durchschnitt 53 Sekunden, benthische 66 Sekunden.
• Wahrscheinlich wird dieses Verhalten anderswo nur selten wiederholt, da der Kerguelen-Archipel im Gegensatz zu den meisten bekannten Pinguin-Brutgebieten über einen flachen ozeanischen Schelf verfügt, auf dem die Pinguine fressen können.

Synchrontauchen wurde bei Nördlichen Felsenpinguinen und Adélie-Pinguinen beobachtet. Das Verhalten ist kaum bekannt und wird nur an der Wasseroberfläche beobachtet, obwohl die Tiere mit Zeit- und Tiefenmessern ausgestattet wurden, so dass im Rahmen dieser Studien zusätzliche Unterwasserdaten aufgezeichnet und analysiert wurden.

• Ein einzelnes Paar weiblicher Felsenpinguine, das in einer Studie beobachtet wurde, zeigte identische Tauchgänge an der Oberfläche und in der Tiefe hunderte von Malen in einem Zeitraum von sieben Stunden. Ihre Euphausiiden-Beute (Thysanoessa gregaria und Nematoscelis megalops) ist dafür bekannt, dass sie konzentrierte, dichte Schwärme bilden, was darauf hindeutet, dass die synchronisierten Bemühungen der Felsenschrecke wahrscheinlich eine kooperative Anstrengung waren, um die Effizienz der Nahrungssuche zu erhöhen.
• In einer anderen Studie wurden drei Paare und ein Trio von Adélies beim gemeinsamen Oberflächentauchen beobachtet.
  • An der Oberfläche würde jede kleine Gruppe synchron zusammen tauchen, aber Dauer und Tauchtiefe unter Wasser würden variieren. Es wird daher angenommen, dass unter Wasser keine kooperative Nahrungssuche stattfand, im Gegensatz zu den Ergebnissen, die zuvor in der Studie über den nördlichen Felsenschrecke beobachtet wurden.
  • Der erste Adélie, der auftaucht, wartet, bis sein(e) Partner an die Oberfläche zurückkehren, bevor er das Verhalten wiederholt. Jede Gruppe tauchte gemeinsam 34 bis 60 Mal über einen Zeitraum von 1,7 bis 4,5 Stunden.
  • Die Krillbeute in diesem speziellen Gebiet, E. superba und E. crystallorophias, bildet im Allgemeinen weniger dichte Schwärme und verteilt sich über einen größeren Tiefenbereich als der Krill, der in der nördlichen Rockhopper-Studie gejagt wurde. Dies könnte dazu beitragen, die Unterschiede im Tauchverhalten zwischen den beiden Studien zu erklären.
  • Es ist bekannt, dass sich Leoparden- und Weddellrobben in diesem Gebiet von Adélies ernähren. Es wird daher angenommen, dass das synchrone Tauchen an der Wasseroberfläche ein Verhalten ist, mit dem die Gefahr von Raubtieren verringert wird.
  • 2006 wurde eine einzigartige Kleingruppenfütterung von Eselspinguinen beobachtet. Ein großer Schwarm Eselspinguine, der sich von einem Krillschwarm ernährte, teilte sich in etwa 25 Gruppen auf, die jeweils aus 12 bis 100 Vögeln bestanden. Jede einzelne Gruppe tauchte unabhängig von den anderen Gruppen gemeinsam. Nach ein bis zwei Minuten unter Wasser tauchten die einzelnen Mitglieder einer Gruppe wieder auf. Wenn alle Mitglieder einer bestimmten Gruppe wieder auftauchten, schlossen sie sich eng zusammen und wiederholten das Verhalten. Die Eselspinguine mischten sich nicht und interagierten während dieser Fütterung nicht mit anderen außerhalb ihrer Gruppe.

Während tiefer Tauchgänge verlangsamt sich die Herzfrequenz der Pinguine.

• Die Herzfrequenz von Königspinguinen sinkt von 126 Schlägen pro Minute (bpm), wenn sie zwischen den Tauchgängen an der Oberfläche ruhen, auf etwa 87 bpm während der Tauchgänge.
• Die Herzfrequenz eines tauchenden Kaiserpinguins ist in der Regel etwa 15 % niedriger als seine Ruheherzfrequenz, die im Durchschnitt etwa 72 bpm beträgt. Während eines 18-minütigen Tieftauchgangs verlangsamte sich die Herzfrequenz des Kaiserpinguins allmählich auf 3 bpm, mit einer Herzfrequenz von 6 bpm für 5 Minuten. In den Oberflächenintervallen zwischen sehr tiefen und langen Tauchgängen kann die Herzfrequenz des Kaiserpinguins jedoch auf bis zu 256 Schläge pro Minute ansteigen, was wahrscheinlich dazu beiträgt, Kohlendioxid auszuscheiden und die Sauerstoffvorräte des Pinguins in seinem Gewebe aufzufüllen.

Unter experimentellen Tauchbedingungen zeigen Pinguine einen reduzierten peripheren Blutfluss.

Die Temperaturen der peripheren Bereiche eines Pinguins (Gliedmaßen und Haut) sinken während eines Tauchgangs, während die Temperaturen der Kernbereiche (Herz, tiefe Venen und Brustmuskel) auf der normalen Temperatur gehalten werden.

Respiration

Wenn sie schwimmen, atmen Pinguine an der Oberfläche schnell ein und aus. Unmittelbar vor einem Tauchgang atmen Pinguine ein und tauchen dann mit einem Atemzug Luft ab.

Im Gegensatz zu tauchenden Meeressäugern atmen Pinguine kurz vor einem Tauchgang leicht ein.

• Dies erhöht die Sauerstoffvorräte, macht die Pinguine aber bei einem flachen Tauchgang schwimmfähiger und erhöht das Risiko der Dekompressionskrankheit bei tieferen Tauchgängen.
• Eine Studie an Adélie- und Königspinguinen hat gezeigt, dass Pinguine ihre Luftzufuhr vor einem Tauchgang regulieren können, während des anfänglichen Abtauchens kräftig mit den Flossen schlagen, um den positiven Auftrieb zu überwinden, und dann passiv aus dem Tauchgang aufsteigen, indem sie das wachsende Luftvolumen in ihrem Körper nutzen, um Energie zu sparen.
• Wissenschaftler glauben, dass die tiefer tauchenden Pinguine, die Königs- und Kaiserpinguine, vor dem Tauchen weniger Luft aufnehmen, während die anderen Arten kürzere, flache Tauchgänge machen und vor einem Tauchgang mehr Luft aufnehmen.

Salzausscheidung

Pinguine haben Drüsen unter den Augen, die helfen, den Körper von überschüssigem Salz zu befreien. Das Sekret aus Salz und Flüssigkeit sammelt sich oft als Tröpfchen auf dem Schnabel und wird abgeschüttelt. Diese Drüsen sind so wirkungsvoll, dass Pinguine Meerwasser trinken können, ohne dass es ihnen schadet.

Schlaf

Ein Pinguin schläft typischerweise mit dem Schnabel hinter einer Brustflosse, was nach Ansicht einiger Wissenschaftler bei Pinguinen keinen bekannten Zweck erfüllt, sondern ein Überbleibsel der Vorfahren der flugfähigen Vögel ist. Andere Forscher glauben, dass dieses Verhalten die Wärmeabgabe über das Gesicht, insbesondere über die Nasenlöcher, verringert.

Um beim Fasten Energie zu sparen, können Pinguine die Zeit, die sie mit Schlafen verbringen, verlängern.

Im antarktischen Winter, wenn die Dunkelheit mehr als 20 Stunden dauern kann, schlafen kauernde Kaiserpinguine, die Eier ausbrüten, den größten Teil eines 24-Stunden-Zeitraums.

Pinguine, die in den kältesten Regionen leben, haben längere Federn und ein dickeres Körperfett als Pinguine, die in wärmeren Regionen leben.

Thermoregulation

Der innere Temperaturbereich von Pinguinen liegt zwischen 37,8°C und 38,9°C.

Die überlappenden Federn bilden eine für Wind und Wasser nahezu undurchdringliche Oberfläche. Die Federn sorgen für die Wasserdichtigkeit, die für das Überleben der Pinguine im Wasser, das in der Antarktis bis zu -2,2 °C kalt sein kann, entscheidend ist. Daunenbüschel an den Federschäften schließen die Luft ein. Diese Luftschicht macht 80 bis 84 % der Wärmeisolierung der Pinguine aus. Die eingeschlossene Luftschicht wird bei Tauchgängen komprimiert und kann sich nach längerem Tauchen verflüchtigen. Pinguine ordnen ihre Federn beim Putzen neu.

Um Wärme zu sparen, können Pinguine ihre Brustflossen eng an den Körper anlegen. Sie können auch zittern, um zusätzliche Wärme zu erzeugen.

Eine gut ausgeprägte Fettschicht verbessert die Isolierung in kaltem Wasser, reicht aber wahrscheinlich nicht aus, um die Körpertemperatur auf See lange Zeit stabil zu halten. Pinguine müssen im Wasser aktiv bleiben, um Körperwärme zu erzeugen.

Arten in kälteren Klimazonen haben in der Regel längere Federn und eine dickere Fettschicht als solche in wärmeren Klimazonen. Ein Kaiserpinguin kann vor der Brutsaison eine 3 cm dicke Fettschicht aufbauen.

Pinguine wärmen sich auf, indem sie ihre dunkel gefärbten Rücken der Sonne zuwenden.

Eine der Methoden, die Pinguine anwenden, um ihre Körperwärme zu erhalten, ist das Kuscheln.

Das dunkle Gefieder der Rückenfläche eines Pinguins absorbiert Wärme von der Sonne, was die Körpertemperatur erhöht.

An Land kippen Königs- und Kaiserpinguine ihre Füße nach oben und stützen ihr gesamtes Gewicht auf die Fersen und den Schwanz, um den Kontakt mit der eisigen Oberfläche zu verringern.

Bei Stürmen kauern sich Kaiserpinguine zusammen, um Wärme zu sparen. Bis zu 6.000 Männchen versammeln sich mitten im antarktischen Winter beim Ausbrüten der Eier. Die Pinguine an den Rändern der Gruppe bewegen sich ständig in das geschütztere Innere, so dass jeder Pinguin in der Gruppe den gleichen Zugang zu Wärme hat und vom Zusammenrücken profitiert.

Kaiserpinguine sind in der Lage, 80 % der mit der Atemluft entweichenden Wärme durch ein komplexes Wärmeaustauschsystem in ihren Nasengängen wieder aufzunehmen.

An Land kann Überhitzung manchmal ein Problem sein.

• Pinguine können Überhitzung verhindern, indem sie sich in schattige Bereiche begeben und hecheln.
• Pinguine können ihre Federn sträuben, um die isolierende Luftschicht neben der Haut aufzubrechen und Wärme abzugeben.
• Wenn es einem Pinguin zu warm ist, hält er seine Flossen vom Körper weg, so dass beide Oberflächen der Flossen der Luft ausgesetzt sind und Wärme abgeben.
• Temperierte Arten wie Humboldt- und Afrikanische Pinguine haben keine Federn an den Beinen und kahle Flecken im Gesicht. Überschüssige Wärme kann durch diese unbefiederten Bereiche abgeleitet werden.

Pinguine, die in wärmeren Klimazonen leben – wie der Magellanpinguin – haben kahle Hautstellen um den Schnabel und die Augen, um überschüssige Körperwärme abzugeben.

Pinguine, die in kalten Klimazonen leben – wie der Adéliepinguin – haben Federn, die den größten Teil ihres Schnabels bedecken, um die Körperwärme zu speichern.

Das Kreislaufsystem eines Pinguins passt sich an, um die Körperwärme zu erhalten oder abzugeben, um die Körpertemperatur aufrechtzuerhalten.

• Um Wärme zu erhalten, überträgt das Blut, das zu den Brustflossen und Beinen fließt, seine Wärme auf das Blut, das zum Herzen zurückkehrt. Dieser gegenläufige Wärmeaustausch trägt dazu bei, dass die Wärme im Körper bleibt.
• Wird der Körper zu warm, erweitern sich die Blutgefäße in der Haut und bringen die Wärme aus dem Körperinneren an die Oberfläche, wo sie abgeleitet wird.