Sopeutuminen

Sopeutuminen

Uiminen

Pingviinit saattavat viettää useita kuukausia kerrallaan merellä ja tulla maihin vain lisääntymään ja molttaantumaan. Fiordlandin harjuspingviineillä kasvaa toisinaan pyrstöihinsä simpukoita, mikä on merkki siitä, että ne ovat merellä pitkiä aikoja.

Varhaisemmat arviot uintinopeuksista tehtiin havainnoista, jotka tehtiin pingviineistä, jotka uivat liikkuvien laivojen rinnalla, mikä osoittautui epäluotettavaksi menetelmäksi.

Pingviini kyyristää päänsä olkapäille säilyttääkseen virtaviivaisen muotonsa ja vähentääkseen ilmavastusvaikutusta uidessaan. Se pitää jalkansa painettuna lähelle vartaloa pyrstöä vasten auttaakseen ohjailussa.

Pingviinin siivet ovat melan kaltaiset uintiin käytettävät räpylät. Räpylöiden liike muistuttaa lentävien lintujen siipien liikkeitä, mikä antaa pingviineille vaikutelman, että ne lentävät veden läpi. Siipi- ja rintalihakset ovat hyvin kehittyneet, jotta pingviinit voivat kulkea vedessä, joka on paljon ilmaa tiheämpi väliaine.

Vahvat, tiiviit luut auttavat pingviinejä voittamaan kelluvuuden.

Eivät ne vain ”lennä” veden alla, vaan nämä Adélie-pingviinit näyttävät ”lentävän” myös vedestä hyppäämällä vaivattomasti 1,8 m:n korkeuteen ilmaan. Tämä käyttäytyminen on yleistä, kun pingviinit tulevat rantautumaan karkeaan tai korkeaan maastoon, kuten jäälauttoihin ja kivikkoisille rannoille.

Vaikka pingviinien on energiatehokkaampaa uida veden alla kuin veden pinnalla, niiden on noustava pintaan hengittämään. Monet pingviinilajit pyöriäiset hyppivät veteen ja sieltä pois, kuten delfiinit tai pyöriäiset.

• Pyöriäisten pyöriessä pingviinit voivat jatkaa hengittämistä keskeyttämättä etenemisvauhtia. Ne ylläpitävät tasaista 7-10 km/h:n (4,3-6,2 mph.) nopeutta ja hengittävät noin kerran minuutissa.
• Sukellus voi myös hämmentää vedenalaisia saalistajia.
• Eivät kaikki lajit harjoita tätä käytöstä. Keisaripingviinien ei tiedetä sukeltavan, ja kuningaspingviineillä tätä käyttäytymistä nähdään harvoin.

Sukeltaminen

Pingviinien suurin osa saaliista asuu ylemmissä vesikerroksissa, joten pingviinit eivät yleensä sukella suuriin syvyyksiin tai pitkiksi ajoiksi.

Useimmat lajit viipyvät veden alla alle minuutin.

• Makaronipingviinien sukellussyvyydet vaihtelevat tyypillisesti välillä 20-80 m (66-262 ft.) päivällä ja ovat yleensä alle 20 m (66 ft.) yöllä.
• Gentuopingviinit voivat saavuttaa maksimisukellussyvyyden 200 m (656 ft.), vaikka sukellukset ovat yleensä 20-100 m (66-328 ft.).
• Adélie-pingviinien on havaittu pysyvän veden alla lähes kuusi minuuttia, vaikka useimmat sukellukset ovat paljon lyhyempiä. Niiden on todettu sukeltaneen jopa 170 metrin syvyyteen, vaikka useimmat sukellukset ovatkin alle 50 metrin syvyydessä.

• Leukahihnat voivat päästä 121 metrin syvyyteen.), mutta useimmat sukellukset ovat alle 50 m (164 ft.) Sukellukset kestävät 30 sekunnista kolmeen minuuttiin.
• Kuningaspingviinien sukellukset kestävät useimmiten alle neljästä kuuteen minuuttia, vaikka jopa kahdeksan minuutin sukelluksia on dokumentoitu. Suurin kirjattu sukellussyvyys kuningaspingviinien sukelluksissa on 343 m.
• Kuningaspingviinit metsästävät nopeita keskiveden kalmareita ja kaloja, ja siksi ne sukeltavat yleensä syvemmälle ja pysyvät veden alla pidempään kuin muut pingviinit. Syvin keisaripingviinin sukellus on ollut 565 m. Pisin keisaripingviinin sukellus on ollut 27,6 minuuttia. Molempia mittaustuloksia pidetään äärimmäisinä; useimmat sukellukset ovat 21-40 metrin päässä pinnasta ja kestävät 2-8 minuuttia.

Pingviinit metsästävät saalista pääasiassa pelagisissa (avomeren) vesissä, mutta harvat todisteet (kuten vatsansisällön analyysit) viittaavat siihen, että gentuo-, keltasilmä- ja keisaripingviinit sukeltavat ja ruokailevat myös merenpohjan tasolla. Yksityiskohtainen sukellustutkimus Kerguelenin saariston rannikkovesien edustalla pesivistä/ruokailevista eteläisistä kalliopingveneistä viittaa kuitenkin siihen, että pohjaan suuntautuva ruokailu on tärkeä osa niiden ruokavaliota.

• Ryhmään 16 naaraspuolista eteläistä kalliopingvestiä asennettiin aikasyvyysrekisteröintilaitteet (TDR). Sen lisäksi, että nämä linnut tekivät perinteisiä pelagisia sukelluksia ruuan perässä, ne sukelsivat myös säännöllisesti hyvin tasaisiin syvyyksiin, mikä osoitti, että ne saalistivat myös merenpohjassa.
• Mitä enemmän pingviiniltä kirjattiin pohjaan sukelluksia, sitä suurempi oli palaavan linnun vatsan sisältö. Tämä osoitti, että benthic-sukellukset kohdistuivat todennäköisesti suuriin pitoisuuksiin merenpohjassa päivän aikana lepääviä äyriäisiä. Pelagiset sukellukset kestivät keskimäärin 53 sekuntia ja benthiset sukellukset 66 sekuntia.
• Tämä käyttäytyminen toistuu todennäköisesti harvoin muualla, sillä toisin kuin useimmilla tunnetuilla pingviinien pesimäalueilla, Kerguelenin saaristossa on matala valtameren hylly, jossa pingviinit voivat ruokailla.

Synkronisoituja sukelluksia on havaittu pohjoisen kiviharakkaan ja Adélie-pingviineillä. Käyttäytymistä ymmärretään huonosti, ja sitä havaitaan vain veden pinnalla, vaikka yksilöt varustettiin aika-/syvyysrekisteröintilaitteilla, joten vedenalaista lisädataa tallennettiin ja analysoitiin osana näitä tutkimuksia.

• Yksittäinen pariskunta pohjoiskalliopingviiniä havainnoitiin eräässä tutkimuksessa, jossa havaittiin identtisiä pinta- ja syvyyssukelluksia satoja kertoja peräkkäin seitsemän tunnin ajanjakson aikana. Niiden Euphausiida-saaliin (Thysanoessa gregaria ja Nematoscelis megalops) tiedetään muodostavan keskittyneitä, tiheitä parvia, mikä viittaa siihen, että kivisimppujen synkronoidut ponnistelut olivat todennäköisesti yhteistyöpyrkimys, jolla pyrittiin lisäämään ravinnonhankinnan tehokkuutta.
• Kolme paria ja yksi trio Adélies-parvia havaittiin pintasukeltavan yhdessä toisessa tutkimuksessa.
  • Pinnalla kukin pieni ryhmä sukelsi synkronisesti yhdessä, mutta veden alla sukelluksen kesto ja sukellussyvyys vaihtelivat. Sen vuoksi oletetaan, että veden alla ei tapahtunut yhteistoiminnallista ravinnonhankintaa, toisin kuin aiemmin pohjoisessa kivisukeltajatutkimuksessa ehdotettiin.
  • Ensimmäisenä pintaan noussut adélie odotti, että kumppani(t) palasi (palasivat) pintaan, ennen kuin se (ne) toisti (toistivat) käyttäytymisensä. Kukin ryhmä sukelsi yhdessä 34-60 kertaa 1,7-4,5 tunnin aikana.
  • Tämän alueen krillisaaliit, E. superba ja E. crystallorophias, muodostavat yleensä vähemmän tiheitä parvia ja levittäytyvät laajemmalle syvyysalueelle kuin pohjoisen rockhopper-tutkimuksessa metsästetyt krillit. Tämä saattaa osaltaan selittää sukelluskäyttäytymisen erot näiden kahden tutkimuksen välillä.
  • Leopardi- ja Weddell-hylkeiden tiedetään syövän Adélies-lajia tällä alueella. Siksi uskotaan, että synkroninen sukeltaminen veden pintaan on käyttäytymistä, jolla vähennetään saalistusmahdollisuuksia.
  • Vuonna 2006 nähtiin ainutlaatuinen gentuopingviinien pienryhmäinen ruokailutapahtuma. Suuri krilliparvea ruokaileva gentuoparvi jakautui noin 25 ryhmään, joista kukin koostui 12-100 linnusta. Kukin ryhmä sukelsi yhdessä muista ryhmistä riippumatta. Yhden tai kahden minuutin veden alla olon jälkeen ryhmän yksittäiset jäsenet nousivat pintaan. Kun kaikki tietyn ryhmän jäsenet nousivat pintaan, ne kokoontuivat tiiviisti yhteen ja toistivat käyttäytymisen. Gentut eivät sekaantuneet tai olleet vuorovaikutuksessa muiden kuin oman ryhmänsä kanssa tämän ruokailutapahtuman aikana.

Syväsukellusten aikana pingviinien syke hidastuu.

• Kuningaspingviinien syke laskee 126 lyönnistä minuutissa (lyöntiä minuutissa), kun ne lepäävät pinnalla sukellusten välillä, noin 87 lyöntiin minuutissa (lyöntiin minuutissa) sukellusten aikana.
• Sukeltavan keisaripingviinin syke on tavallisesti noin 15 % alhaisempi kuin sen leposyke, joka on keskimäärin noin 72 lyöntiä minuutissa. Erään syvän, 18 minuutin mittaisen sukelluksen aikana keisaripingviinin syke hidastui asteittain 3 bpm:iin, ja 5 minuutin ajan syke oli 6 bpm. Hyvin syvien ja pitkien sukellusten välisinä pintasukellusväleinä keisaripingviinin syke voi kuitenkin nousta enimmillään 256 lyöntiin minuutissa, mikä todennäköisesti auttaa poistamaan hiilidioksidia ja täydentämään ja lataamaan pingviinin kudosten happivarastoja.

Kokeellisissa sukellusolosuhteissa pingviinien perifeerinen verenkierto vähenee.

Pingviinin perifeeristen alueiden (raajat ja iho) lämpötila laskee sukelluksen aikana, kun taas ydinalueiden (sydän, syvät suonet ja rintalihas) lämpötila säilyy normaalilämpötilassa.

Hengitys

Uidessaan pingviinit hengittävät sisään ja uloshengittävät nopeasti pinnalla. Juuri ennen sukellusta pingviinit hengittävät sisään ja sukeltavat sitten hengitysilmalla.

Toisin kuin sukeltavat merinisäkkäät, pingviinit hengittävät hieman sisään juuri ennen sukellusta.

• Tämä kasvattaa happivarastoja, mutta tekee pingviineistä positiivisemmin kelluvia matalalla sukelluksen aikana ja lisää dekompressiopahoinvoinnin riskiä syvemmillä sukelluksilla.
• Adélie- ja kuningaspingviineillä tehty tutkimus osoitti, että pingviinit pystyvät säätelemään ilmanottoa ennen sukellusta, räpyttelemään voimakkaasti räpylöitään laskeutumisen alkuvaiheessa voittaakseen positiivisen kelluvuuden ja sen jälkeen nousemaan passiivisesti sukelluksesta käyttäen kehon laajenevaa ilmatilavuutta energian säästämiseksi.
• Tutkijat uskovat, että syvemmälle sukeltavat pingviinit, kuningas- ja keisaripingviinit, imevät sisäänsä vähemmän ilmaa ennen sukellusta, kun taas muut lajit tekevät lyhyempiä, matalia sukelluksia ja imevät sisäänsä enemmän ilmaa ennen sukellusta.

Suolan eritys

Pingviineillä on silmiensä alapuolella rauhaset, jotka auttavat elimistöä eroon ylimääräisestä suolasta. Suolan ja nesteen eritys kerääntyy usein pisaroiksi nokkaan ja ravistellaan pois. Nämä rauhaset ovat niin tehokkaita, että pingviinit voivat juoda merivettä ilman haittavaikutuksia.

Nukkuminen

Pingviini nukkuu tyypillisesti nokka räpylän taakse pujotettuna, millä joidenkin tutkijoiden mielestä ei ole pingviineillä mitään tunnettua tarkoitusta, vaan se on jäänne esi-isien sukulaisuussuhteista lentäviin lintuihin. Toiset tutkijat uskovat, että käytös saattaa vähentää kasvojen, erityisesti sieraimien, kautta haihtuvan lämmön määrää.

Säästääkseen energiaa paaston aikana pingviinit saattavat lisätä nukkumiseen käyttämäänsä aikaa.

Antarktisen talven aikana, jolloin pimeä jakso voi kestää yli 20 tuntia, munia hautovat, kyyhöttävät keisaripingviinit saattavat nukkua suurimman osan vuorokaudesta.

Kylmimmillä alueilla elävillä pingviineillä on pidemmät höyhenet ja paksumpi vartalorasva kuin lämpimämmillä alueilla elävillä pingviineillä.

Sisälämmönsäätely

Pingviinien sisälämpötilan vaihteluväli on 37,8°C-38,9°C (100°F-102°F.)

Yllekkäiset höyhenet luovat pinnan, joka on melkeinpä tuulelle tai vedelle läpäisemätön. Höyhenet tarjoavat vedenpitävyyden, joka on ratkaisevan tärkeää pingviinien selviytymiselle vedessä, joka Antarktiksella voi olla jopa -2,2 °C (28 °F) kylmää. Höyhenissä olevat untuvatupsut pidättävät ilmaa. Tämä ilmakerros muodostaa 80-84 prosenttia pingviinien lämmöneristyksestä. Tämä ilmakerros puristuu sukellusten aikana ja voi haihtua pitkäaikaisen sukelluksen jälkeen. Pingviinit järjestävät höyhenensä uudelleen siistimällä niitä.

Säästääkseen lämpöä pingviinit saattavat vetää räpylänsä kiinni vartaloonsa. Ne voivat myös vapistaakseen tuottaa lisälämpöä.

Hyvin erottuva rasvakerros parantaa eristystä kylmässä vedessä, mutta se ei todennäköisesti riitä pitämään ruumiinlämpöä vakaana merellä pitkään. Pingviinien on pysyttävä aktiivisina vedessä ollessaan tuottaakseen ruumiinlämpöä.

Kylmemmässä ilmastossa elävillä lajeilla on yleensä pidemmät höyhenet ja paksumpi rasvakerros kuin lämpimämmässä ilmastossa elävillä. Keisaripingviinille voi kertyä 3 cm:n paksuinen rasvakerros ennen lisääntymiskautta.

Pingviinit lämpenevät kääntämällä tummanvärisen selkänsä auringon suuntaan.

Yksi pingviinien käyttämistä kehonlämmön säästämismenetelmistä on kyyristyminen.

Pingviinien selkäpinnan tumma höyhenpeite imee auringon lämpöä, mikä nostaa ruumiinlämpöä.

Maalla kuningas- ja keisaripingviinit kallistavat jalkansa ylöspäin ja lepäävät koko painollaan kantapäidensä ja pyrstönsä varassa, mikä vähentää kosketusta jäiseen pintaan.

Myrskyjen aikana keisaripingviinit lymyilevät yhteen säilyttääkseen. Jopa 6 000 urosta kerääntyy yhteen hautoessaan munia keskellä Etelämantereen talvea. Ryhmän reunoilla olevat pingviinit siirtyvät jatkuvasti suojaisempaan sisäosaan, jolloin jokainen ryhmän pingviini saa yhtä paljon lämpöä ja hyötyy kokoontumisesta.

Keisaripingviinit pystyvät keräämään 80 % hengityksensä mukana karkaavasta lämmöstä takaisin nenäkäytäviensä monimutkaisen lämmönvaihtojärjestelmän avulla.

Maalla ylikuumeneminen voi joskus olla ongelma.

• Pingviinit voivat ehkäistä ylikuumenemista siirtymällä varjoisille paikoille ja hengittämällä.
• Pingviinit voivat röyhistellä höyheniään rikkoakseen ihon vieressä olevan eristävän ilmakerroksen ja vapauttaakseen lämpöä.
• Jos pingviini on liian lämmin, se pitää räpylöitään poispäin vartalostaan, jolloin räpylöiden molemmat pinnat altistuvat ilmalle vapauttaen lämpöä.
• Lämpimämmässä tilassa eläviltä lajeilta, kuten Humboldt- ja afrikkalaisilta pingviineiltä puuttuvat höyhenet jalkojensa päältä, ja niillä on kasvojensa päälläkin paljaat laikut. Ylimääräinen lämpö voi haihtua näiden höyhenettömien alueiden kautta.

Lämpimässä ilmastossa elävillä pingviineillä, kuten Magellan-pingviineillä, on paljaita iholaikkuja nokan ja silmien ympärillä, jotta ylimääräinen ruumiinlämpö pääsee vapautumaan.

Kylmässä ilmastossa elävillä pingviineillä, kuten Adélie-pingviineillä, on höyheniä, jotka peittävät suurimman osan nokasta, mikä auttaa säästämään ruumiinlämpöä.

Pingviinin verenkiertojärjestelmä sopeutuu säilyttämään tai luovuttamaan ruumiinlämpöä ruumiinlämmön ylläpitämiseksi.

• Lämmön säilyttämiseksi räpylöihin ja jalkoihin virtaava veri siirtää lämpöään sydämeen palaavaan vereen. Tämä vastavirtainen lämmönvaihto auttaa varmistamaan, että lämpö pysyy kehossa.
• Jos keho lämpenee liikaa, ihon verisuonet laajenevat ja tuovat lämpöä kehon sisältä pinnalle, josta se haihtuu.