Az alkalmazkodás
Úszás
A pingvinek akár több hónapot is tölthetnek a tengeren, és csak a szaporodás és a vedlés idejére jönnek partra. A Fiordland-csúcsú pingvinek farkán időnként pajzstetvek nőnek, ami arra utal, hogy hosszú ideig tartózkodnak a tengeren.
A korábbi becsléseket az úszási sebességre vonatkozóan a mozgó hajók mellett úszó pingvinek megfigyelései alapján végezték, ez a módszer azonban megbízhatatlannak bizonyult.
A pingvin a fejét a vállára hajtja, hogy megőrizze áramvonalas alakját és csökkentse a légellenállást úszás közben. Lábait a testéhez közel, a farkához szorítva tartja, hogy segítse a kormányzást.
A pingvin szárnyai evezőszerű uszonyok, amelyeket úszáshoz használ. Az uszonyok mozgása a repülő madarak szárnymozgására hasonlít, ami a pingvineknek azt a látszatot kelti, mintha a vízen keresztül repülnének. A szárny- és mellizmok jól fejlettek, hogy a pingvineket a vízen – a levegőnél sokkal sűrűbb közegben – keresztülhúzzák.
A szilárd, sűrű csontozat segít a pingvineknek legyőzni a felhajtóerőt.
Nemcsak a víz alatt “repülnek”, ezek az Adélie-pingvinek úgy tűnik, hogy “repülnek” a vízből, könnyedén kiugorva 1,8 m magasra a levegőbe. Ez a viselkedés gyakran megfigyelhető, amikor a pingvinek durva vagy magas terepen, például jégtáblákon és sziklás partokon érnek partot.
Noha a pingvinek számára energiatakarékosabb a víz alatt úszni, mint a víz felszínén, a felszínre kell jönniük, hogy lélegezni tudjanak. Sok pingvinfaj delfinekhez vagy disznódelfinekhez hasonlóan be- és kiugrik a vízből.
- A pingvinek disznóugrás közben az előrehaladás megszakítása nélkül tudják folytatni a légzést. Egyenletes, 7-10 km/h (4,3-6,2 mph.) sebességet tartanak, és percenként körülbelül egyszer vesznek levegőt.
- A poroszkálás a víz alatti ragadozókat is összezavarhatja.
- Nem minden faj mutatja ezt a viselkedést. A császárpingvinekről nem ismert, hogy úsznának, és a királypingvineknél is ritkán látható ez a viselkedés.
Búvárkodás
A pingvinek legtöbb zsákmánya a felső vízrétegekben él, ezért a pingvinek általában nem merülnek nagy mélységekbe vagy hosszú időre.
A legtöbb faj kevesebb mint egy percig marad a víz alatt.
- A makrancos pingvinek merülési mélysége általában 20 és 80 m (66 és 262 láb) között mozog.) között mozog nappal, éjszaka pedig általában kevesebb, mint 20 m (66 láb).
- A gentu pingvinek maximális merülési mélysége elérheti a 200 m-t is, bár a merülések általában 20 és 100 m (66 és 328 láb) között vannak.
- Az adélie pingvinekről feljegyezték, hogy közel hat percig maradnak a víz alatt, bár a legtöbb merülés sokkal rövidebb. Feljegyezték, hogy akár 170 m mélyre is lemerülnek, bár a legtöbb merülésük 50 m-nél kisebb mélységben történik.
- Az állkapocok akár 121 m mélységbe is merülhetnek.), de a legtöbb merülés kevesebb, mint 50 m (164 ft.) A merülések 30 másodperctől 3 percig tartanak.
- A királypingvinek legtöbb merülése négy-hat percnél rövidebb ideig tart, bár dokumentáltak akár nyolc perces merüléseket is. A királypingvin merülésének legnagyobb feljegyzett mélysége 343 m volt.
- A királypingvinek gyors vízközti tintahalakra és halakra vadásznak, ezért általában mélyebbre merülnek és tovább maradnak a víz alatt, mint más pingvinek. A császárpingvin legmélyebb merülése 565 m (1,854 ft.) volt. A császárpingvin leghosszabb merülése 27,6 perc volt. Mindkét mérés szélsőértéknek tekinthető; a legtöbb merülés a felszíntől 21-40 m (70-31 láb) között van, és 2-8 percig tart.
A pingvinek elsősorban a nyílt óceáni (pelágikus) vizekben vadásznak zsákmányra, azonban gyér bizonyítékok (például gyomortartalom-elemzések) arra utalnak, hogy az úszólábú, sárgaszemű és császárpingvinek a fenék (óceánfenék) szintjén is merülnek és táplálkoznak. A Kerguelen-szigetcsoport part menti vizeiben fészkelő/táplálkozó déli sziklakölykök részletes merülési vizsgálata azonban arra utal, hogy a táplálkozásuk fontos részét képezi a benti táplálkozás.
- A déli sziklakölykök egy 16 nőstényből álló csoportját idő-mélységmérővel (TDR) látták el. Amellett, hogy ezek a madarak hagyományos pelágikus merüléseket végeztek táplálékszerzés céljából, rendszeresen merültek nagyon egyenletes mélységbe is, ami arra utal, hogy az óceánfenéken is vadásznak.
- Minél több benti merülést regisztráltak egy pingvinről, annál nagyobb volt a visszatérő madár gyomortartalma. Ez azt jelezte, hogy a benti merülések valószínűleg a napközben a tengerfenéken pihenő rákfélék magas koncentrációját célozták meg. A pelágikus merülések átlagosan 53 másodpercig tartottak, szemben a benti merülések 66 másodpercével.
- Ez a viselkedés valószínűleg ritkán fordul elő máshol, mivel a legtöbb ismert pingvintenyésztő területtel ellentétben a Kerguelen-szigetcsoporton egy sekély óceáni talapzat található, ahol a pingvinek táplálkozhatnak.
A szinkronizált merüléseket észlelték az északi sziklacsőrű és az Adélie-pingvineknél. A viselkedés kevéssé ismert, és csak a víz felszínén figyelhető meg, bár az egyedeket idő/mélység regisztrálóval látták el, így további víz alatti adatokat rögzítettek és elemeztek e vizsgálatok részeként.
- Az egyik vizsgálatban megfigyelt egyetlen nőstény északi sziklaugró pár hét óra alatt több százszor egymás után azonos felszíni és mélységi merülést mutatott. Euphausiida zsákmányállataik (Thysanoessa gregaria és Nematoscelis megalops) arról ismertek, hogy koncentrált, sűrű rajokat alkotnak, ami arra utal, hogy a sziklahalászok szinkronizált erőfeszítései valószínűleg a táplálékszerzés hatékonyságának növelése érdekében tett kooperatív erőfeszítések voltak.
- Egy másik vizsgálatban három pár és egy trió Adélies-t figyeltek meg együtt felszíni merülést.
- A felszínen minden kis csoport szinkronban merült együtt, a víz alatt azonban az időtartam és a merülési mélység eltérő volt. Ezért feltételezhető, hogy a víz alatt nem történt kooperatív táplálékkeresés, szemben a korábban az északi sziklacsőrűek vizsgálatában javasolt eredményekkel.
- Az elsőként felszínre bukkanó Adélie megvárta, hogy társa(i) visszatérjenek a felszínre, mielőtt megismételné a viselkedést. Minden csoport 34-60 alkalommal merült együtt az 1,7-4,5 órás időtartam alatt.
- A krill zsákmánya ezen a területen, az E. superba és az E. crystallorophias általában kevésbé sűrű rajokat alkot, és szélesebb mélységtartományban oszlik el, mint az északi sziklahalászó vizsgálatban vadászott krillek. Ez segíthet megmagyarázni a két vizsgálat közötti merülési viselkedésbeli különbségeket.
- A leopárd- és Weddell-fókákról ismert, hogy ezen a területen adéliesekkel táplálkoznak. Ezért úgy gondolják, hogy a felszínen a vízbe való szinkron merülés a ragadozás esélyének csökkentésére használt viselkedés.
- Az úszólábú pingvinek egyedülálló kiscsoportos táplálkozási eseményének lehettek szemtanúi 2006-ban. Egy nagy, krillrajjal táplálkozó nemespingvin-raj körülbelül 25, egyenként 12-100 madárból álló csoportra vált szét. Minden különálló csoport együtt, a többi csoporttól függetlenül búvárkodott. Egy-két perc víz alatti tartózkodás után a csoport egyes tagjai újra felbukkantak. Amikor egy adott csoport összes tagja felbukkant, szorosan összeálltak, és megismételték a viselkedést. Az úszómadarak e táplálkozási esemény során nem keveredtek és nem érintkeztek a saját csoportjukon kívüliekkel.
Mély merülés közben a pingvinek szívverése lelassul.
- A királypingvinek pulzusszáma a merülések között a felszínen pihenő 126 ütés/percről (bpm) merülés közben körülbelül 87 bpm-re csökken.
- A merülő császárpingvinek pulzusszáma általában körülbelül 15%-kal alacsonyabb, mint a nyugalmi pulzusszáma, amely átlagosan körülbelül 72 bpm. Egy mély, 18 perces merülés során a császárpingvin szívverése fokozatosan 3 bpm-re lassult, 5 percig 6 bpm-es pulzusszámmal. A nagyon mély és hosszú merülések közötti felszíni szünetekben azonban a császárpingvin szívfrekvenciája maximum 256 bpm-re emelkedhet, ami valószínűleg segíti a szén-dioxid eltávolítását és a pingvin szövetekben lévő oxigénraktárainak feltöltését és újratöltését.
Kísérleti merülési körülmények között a pingvinek csökkent perifériás véráramlást mutatnak.
A pingvinek perifériás területeinek (végtagok és bőr) hőmérséklete merülés közben csökken, míg a központi területek (szív, mélyvénák és mellizom) hőmérséklete a normál hőmérsékleten marad.
Légzés
Úszás közben a pingvinek a felszínen gyorsan belélegzik és kilégzik. Közvetlenül a merülés előtt a pingvinek belélegeznek, majd egy levegővétellel lemerülnek.
A búvárkodó tengeri emlősöktől eltérően a pingvinek közvetlenül a merülés előtt enyhén belélegeznek.
- Ez növeli az oxigénraktárakat, de a pingvinek pozitív felhajtóerejét növeli a sekély merülés során, mélyebb merüléseknél pedig növeli a dekompressziós betegség kockázatát.
- Egy Adélie- és királypingvineken végzett vizsgálat kimutatta, hogy a pingvinek képesek a merülés előtt szabályozni a levegőfelvételüket, a kezdeti süllyedés során erőteljesen csapkodni az uszonyaikkal, hogy leküzdjék a pozitív felhajtóerőt, majd a merülésből passzívan felemelkednek, és a testükben táguló légtérfogatot felhasználva energiát takarítanak meg.
- A tudósok úgy vélik, hogy a mélyebbre merülő pingvinek, a király- és a császárpingvinek kevesebb levegőt vesznek fel merülés előtt, míg a többi faj rövidebb, sekély merüléseket végez, és több levegőt vesznek fel merülés előtt.
Sóelválasztás
A pingvineknek a szemük alatt mirigyek vannak, amelyek segítenek megszabadulni a felesleges sótól. A sókiválasztás és a folyadék gyakran cseppek formájában gyűlik össze a csőrön, amit leráznak magukról. Ezek a mirigyek olyan hatékonyak, hogy a pingvinek betegsége nélkül ihatnak tengervizet.
Alvás
A pingvin jellemzően úgy alszik, hogy a csőrét az egyik uszonya mögé dugja, ami egyes tudósok szerint a pingvineknél nem szolgál semmilyen ismert célt, hanem a repülő madarakkal való ősi kapcsolat maradványa. Más kutatók úgy vélik, hogy ez a viselkedés csökkentheti az arcon, különösen az orrlyukakon keresztül távozó hő mennyiségét.
A koplalás közbeni energiatakarékosság érdekében a pingvinek növelhetik az alvással töltött időt.
Az antarktiszi tél során, amikor a sötétség időtartama több mint 20 órán át tarthat, a tojásokat keltő, összebújó császárpingvinek a 24 órás időszak nagy részében alhatnak.
A leghidegebb régiókban élő pingvineknek hosszabb a tollazatuk és vastagabb a testzsírjuk, mint a melegebb régiókban élőknek.
Termoreguláció
A pingvinek belső hőmérsékleti tartománya 37,8 °C és 38,9 °C (100°F és 102°F) között van.
A fedőtollak a szél vagy a víz számára szinte áthatolhatatlan felületet alkotnak. A tollak vízhatlanságot biztosítanak a pingvinek túléléséhez a vízben, amely az Antarktiszon akár -2,2°C (28°F) hideg is lehet. A tollszárakon lévő pehelycsomók csapdába ejtik a levegőt. Ez a légréteg biztosítja a pingvinek hőszigetelésének 80-84%-át. A csapdába esett levegőréteg a merülés során összenyomódik, és hosszan tartó merülés után eloszlik. A pingvinek átszervezik a tollazatukat a szőrtelenítéssel.
A hőmegtartás érdekében a pingvinek az uszonyaikat a testükhöz szorosan behúzhatják. Reszkethetnek is, hogy további hőt termeljenek.
A jól meghatározott zsírréteg javítja a szigetelést a hideg vízben, de valószínűleg nem elég ahhoz, hogy a testhőmérsékletet sokáig stabilan tartsa a tengeren. A pingvineknek aktívnak kell maradniuk a vízben, hogy testhőt termeljenek.
A hidegebb éghajlaton élő fajoknak általában hosszabb a tollazatuk és vastagabb a zsírrétegük, mint a melegebb éghajlaton élőknek. A császárpingvinek a szaporodási időszak előtt akár 3 cm vastag zsírréteget is felhalmozhatnak.
A pingvinek úgy melegszenek, hogy sötét színű hátukat a nap felé fordítják.
A pingvinek a testhő megőrzésének egyik módszere az összebújás.
A pingvinek hátának sötét tollazata elnyeli a Nap hőjét, ami növeli a testhőmérsékletet.
A szárazföldön a király- és a császárpingvinek felhajtják a lábukat, és teljes súlyukat a sarkukra és a farkukra helyezik, csökkentve ezzel a jeges felszínnel való érintkezést.
Viharok idején a császárpingvinek összebújnak, hogy megőrizzék testük melegét. Az antarktiszi tél közepén a tojások keltetése közben akár 6000 hím is csoportosulhat. A csoport határán lévő pingvinek folyamatosan a védettebb belsejébe vonulnak, így a csoportban lévő pingvinek mindegyike egyenlő mértékben jut meleghez és az összebújásból származó előnyökhöz.
A császárpingvinek az orrjárataikban található összetett hőcserélő rendszer segítségével képesek visszanyerni a lélegzetükkel távozó hő 80%-át.
A szárazföldön a túlmelegedés néha problémát jelenthet.
- A pingvinek az árnyékos területekre való költözéssel és zihálással előzhetik meg a túlmelegedést.
- A pingvinek felborzolhatják a tollazatukat, hogy felszakítsák a bőrük melletti szigetelő légréteget és leadják a hőt.
- Ha egy pingvin túl meleg van, az uszonyait távolabb tartja a testétől, így az uszonyok mindkét felülete ki van téve a levegőnek, és hő szabadul fel.
- A mérsékelt égövi fajok, mint a Humboldt- és az afrikai pingvin, nem rendelkeznek tollakkal a lábukon, és csupasz foltok vannak az arcukon. A felesleges hő ezeken a tollatlan területeken keresztül távozhat.
A melegebb éghajlaton élő pingvineknek – mint például a Magellán – csupasz bőrfoltok vannak a csőrük és a szemük körül, hogy segítsék a felesleges testhő leadását.
A hideg éghajlaton élő pingvineknek – mint például az Adélie – tollak borítják a csőrük nagy részét, hogy segítsék a testhő megőrzését.
A pingvinek keringési rendszere a testhő megőrzéséhez vagy leadásához igazodik a testhő megtartása érdekében.
- A hő megőrzése érdekében az uszonyokhoz és a lábakhoz áramló vér átadja a hőjét a szívbe visszatérő vérnek. Ez az ellenáramú hőcsere segít biztosítani, hogy a hő a testben maradjon.
- Ha a test túlságosan felmelegszik, a bőrben lévő erek kitágulnak, így a test belsejéből a test felszínére kerül a hő, ahol az elvezetésre kerül.