Adattamenti

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Nuoto

I pinguini possono trascorrere diversi mesi in mare, tornando a terra solo per la riproduzione e la muta. I pinguini crestati delle Fiordland occasionalmente si fanno crescere i cirripedi sulla coda – un’indicazione che sono in mare per lunghi periodi.

Prima le stime della velocità di nuoto erano prese da osservazioni di pinguini che nuotavano accanto a navi in movimento, un metodo che si è dimostrato inaffidabile.

Un pinguino si china la testa sulle spalle per mantenere la sua forma affusolata e ridurre la resistenza durante il nuoto. Tiene i piedi premuti vicino al corpo, contro la coda, per aiutare a governare.

Le ali del pinguino sono pinne a forma di pagaia usate per nuotare. Il movimento delle pinne assomiglia ai movimenti delle ali degli uccelli in volo, dando ai pinguini l’impressione di volare attraverso l’acqua. I muscoli delle ali e del petto sono ben sviluppati, per spingere i pinguini attraverso l’acqua – un mezzo molto più denso dell’aria.

Avere ossa solide e dense aiuta i pinguini a superare il galleggiamento.

Non solo “volano” sott’acqua, questi pinguini Adélie sembrano “volare” fuori dall’acqua saltando facilmente 1,8 m (6 piedi) in aria. Questo comportamento è comunemente visto quando i pinguini sbarcano su un terreno ruvido o alto come i banchi di ghiaccio e le coste rocciose.

Anche se è più efficiente dal punto di vista energetico per i pinguini nuotare sott’acqua che in superficie dell’acqua, devono venire in superficie per respirare. Molte specie di pinguini saltano dentro e fuori dall’acqua, come i delfini o le focene.

• Quando fanno il porpora, i pinguini possono continuare a respirare senza interrompere lo slancio in avanti. Mantengono una velocità costante da 7 a 10 km/h (da 4,3 a 6,2 mph.) e respirano circa una volta al minuto.
• Il porpoising può anche confondere i predatori subacquei.
• Non tutte le specie mostrano questo comportamento. I pinguini imperatore non sono noti per fare il porpoise e questo comportamento è raramente visto nei pinguini re.

Immersione

La maggior parte delle prede dei pinguini abitano gli strati superiori dell’acqua, quindi i pinguini generalmente non si immergono a grandi profondità o per lunghi periodi.

La maggior parte delle specie rimane sommersa meno di un minuto.

• Le profondità di immersione dei pinguini macaroni variano tipicamente da 20 a 80 m (66 a 262 ft.) durante il giorno e sono di solito meno di 20 m (66 ft.) durante la notte.
• I pinguini di Gentoo possono raggiungere una profondità massima di 200 m (656 ft.) anche se le immersioni sono di solito da 20 a 100 m (66 a 328 ft.).
• I pinguini Adélie sono stati registrati rimanere sott’acqua per quasi sei minuti, anche se la maggior parte delle immersioni sono molto più brevi. Sono state registrate immersioni fino a 170 m (558 ft.), anche se la maggior parte delle immersioni sono a meno di 50 m (164 ft.).

• I cinghiali possono raggiungere profondità di 121 m (397 ft.), ma la maggior parte delle immersioni sono meno di 50 m (164 ft.) Le immersioni durano da 30 secondi a 3 minuti.
• La maggior parte delle immersioni dei pinguini reali dura meno di quattro o sei minuti, anche se sono state documentate immersioni fino a otto minuti. La profondità massima registrata per un’immersione del pinguino reale è stata di 343 m (1,125 ft.).
• Gli imperatori cacciano velocemente calamari e pesci d’acqua media e quindi tendono a immergersi più profondamente e a rimanere sommersi più a lungo degli altri pinguini. La più profonda immersione registrata per un pinguino imperatore è stata di 565 m (1,854 ft.) La più lunga immersione registrata per un pinguino imperatore è stata di 27,6 minuti. Entrambe queste misure sono considerate estreme; la maggior parte delle immersioni sono tra i 21 e i 40 m dalla superficie e durano dai 2 agli 8 minuti.

I pinguini cacciano principalmente le prede in acque pelagiche (oceano aperto), tuttavia le scarse prove (come l’analisi del contenuto dello stomaco) suggeriscono che anche i pinguini Gentoo, dagli occhi gialli e il pinguino imperatore si immergono e si nutrono a livello bentonico (fondo dell’oceano). Tuttavia, uno studio dettagliato di immersione delle cavallette meridionali che nidificano e si nutrono al largo delle acque costiere dell’arcipelago di Kerguelen suggerisce che l’alimentazione bentonica è una parte importante della loro dieta.

• Un gruppo di 16 femmine di cavallette meridionali sono state dotate di registratori di profondità temporale (TDR). Oltre ad eseguire le tradizionali immersioni pelagiche per il cibo, questi uccelli si immergevano regolarmente a profondità molto consistenti, indicando che stavano cacciando anche sul fondo dell’oceano.
• Più alta era la quantità di immersioni bentoniche registrate da un pinguino, maggiore era il contenuto dello stomaco dell’uccello di ritorno. Questo indica che le immersioni bentoniche probabilmente miravano ad alte concentrazioni di crostacei che riposavano sul fondo del mare durante il giorno. Le immersioni pelagiche hanno avuto una media di 53 secondi contro i 66 secondi delle immersioni bentoniche.
• È probabile che questo comportamento sia raramente duplicato altrove poiché, a differenza della maggior parte delle aree di riproduzione dei pinguini conosciute, l’arcipelago di Kerguelen è caratterizzato dalla presenza di una piattaforma oceanica poco profonda dove i pinguini possono nutrirsi.

L’immersione sincronizzata è stata vista per i pinguini rockhopper e Adélie. Il comportamento è poco compreso e osservato solo sulla superficie dell’acqua, anche se gli individui sono stati dotati di registratori di tempo/profondità in modo da registrare e analizzare ulteriori dati subacquei come parte di questi studi.

• Una singola coppia di femmine di cavallucci nordici osservata in uno studio ha mostrato identiche immersioni in superficie e in profondità centinaia di volte di fila durante un periodo di sette ore. Le loro prede Euphausiid (Thysanoessa gregaria e Nematoscelis megalops) sono noti per formare sciami concentrati e densi, suggerendo che gli sforzi sincronizzati della cavalletta erano probabilmente uno sforzo di cooperazione per aumentare l’efficienza di foraggiamento.
• Tre coppie e un trio di Adélies sono stati osservati in superficie in immersione insieme in un altro studio.
  • In superficie ogni piccolo gruppo si immergeva insieme in modo sincrono, ma la durata e la profondità delle immersioni sott’acqua variavano. Si presume quindi che nessun foraggiamento cooperativo abbia avuto luogo sott’acqua rispetto ai risultati suggeriti in precedenza nello studio sulla cavalletta nordica.
  • Il primo Adélie a riemergere avrebbe aspettato che il suo o i suoi compagni tornassero in superficie prima di ripetere il comportamento. Ogni gruppo si immergeva insieme da 34 a 60 volte in un periodo che durava da 1,7 a 4,5 ore.
  • Le prede di krill in questa particolare area, E. superba e E. crystallorophias, generalmente formano sciami meno densi e si distribuiscono su una gamma di profondità più ampia rispetto al krill cacciato nello studio sulle cavallette nordiche. Questo può aiutare a spiegare le differenze di comportamento in immersione tra i due studi.
  • Le foche leopardo e Weddell sono note per nutrirsi di Adélies in questa zona. Si crede quindi che tuffarsi sincronicamente nell’acqua in superficie sia un comportamento utilizzato per ridurre le possibilità di predazione.
  • Un evento unico di alimentazione in piccoli gruppi di pinguini Gentoo è stato osservato nel 2006. Un grande stormo di gentoo che si nutriva di uno sciame di krill si è separato in circa 25 gruppi, ciascuno composto da 12 a 100 uccelli. Ogni gruppo separato si tuffava insieme, indipendentemente dagli altri gruppi. Dopo uno o due minuti sott’acqua, i singoli membri di un gruppo riemergevano. Quando tutti i membri di un particolare gruppo riemergevano, si riformavano strettamente insieme e ripetevano il comportamento. I gentoo non si mescolavano o interagivano con altri al di fuori del loro particolare gruppo durante questo evento di alimentazione.

Durante le immersioni profonde, la frequenza cardiaca del pinguino rallenta.

• La frequenza cardiaca dei pinguini reali scende da 126 battiti al minuto (bpm) quando riposano in superficie tra le immersioni a circa 87 bpm durante le immersioni.
• La frequenza cardiaca di un pinguino imperatore in immersione è di solito circa il 15% inferiore alla sua frequenza cardiaca a riposo, che è in media di circa 72 bpm. Durante una profonda immersione di 18 minuti, la frequenza cardiaca del pinguino imperatore è progressivamente rallentata a 3 bpm, con una frequenza cardiaca di 6 bpm per 5 minuti. Tuttavia, durante gli intervalli di superficie tra le immersioni molto profonde e lunghe, la frequenza cardiaca del pinguino imperatore può aumentare fino a un massimo di 256 bpm, che probabilmente aiuta ad eliminare l’anidride carbonica e a ricostituire e ricaricare le riserve di ossigeno del pinguino nei suoi tessuti.

In condizioni sperimentali di immersione, i pinguini mostrano un ridotto flusso sanguigno periferico.

Le temperature delle aree periferiche di un pinguino (arti e pelle) si abbassano durante un’immersione mentre quelle delle regioni centrali (cuore, vene profonde e muscolo pettorale) sono mantenute alla temperatura normale.

Respirazione

Quando nuotano, i pinguini inspirano ed espirano rapidamente in superficie. Appena prima di un’immersione, i pinguini inspirano e poi si immergono con una boccata d’aria.

A differenza dei mammiferi marini che si immergono, i pinguini inspirano leggermente appena prima di un’immersione.

• Questo aumenta le riserve di ossigeno, ma rende i pinguini più positivamente galleggianti durante un’immersione poco profonda e aumenta il rischio di malattia da decompressione per immersioni più profonde.
• Uno studio sui pinguini Adélie e re ha mostrato che i pinguini possono regolare la loro assunzione di aria prima di un’immersione, sbattere vigorosamente le loro pinne durante la discesa iniziale per superare la galleggiabilità positiva, e poi risalire passivamente da un’immersione utilizzando il volume d’aria in espansione nel loro corpo per conservare energia.
• Gli scienziati credono che i pinguini che si immergono più in profondità, i pinguini re e imperatore, prendono meno aria prima di immergersi, mentre le altre specie fanno immersioni più brevi e poco profonde e prendono più aria prima di un’immersione.

Secrezione di sale

I pinguini hanno ghiandole sotto gli occhi che aiutano a liberare il corpo del sale in eccesso. La secrezione di sale e fluido spesso si raccoglie sotto forma di goccioline sul becco e viene scossa via. Queste ghiandole sono così efficaci che i pinguini possono bere acqua di mare senza effetti negativi.

Dormire

Un pinguino dorme tipicamente con il becco infilato dietro una pinna, che alcuni scienziati credono non abbia alcuno scopo noto nei pinguini, ma sia un residuo di relazioni ancestrali con gli uccelli volanti. Altri ricercatori ritengono che il comportamento possa ridurre la quantità di calore perso attraverso la faccia, in particolare le narici.

Per conservare energia durante il digiuno, i pinguini possono aumentare il tempo che trascorrono dormendo.

Durante l’inverno antartico, quando il periodo di oscurità può durare più di 20 ore, i pinguini imperatore che stanno incubando le uova possono dormire per la maggior parte di un periodo di 24 ore.

I pinguini che vivono nelle regioni più fredde hanno piume più lunghe e grasso corporeo più spesso di quelli che vivono nelle regioni più calde.

Termoregolazione

La temperatura interna dei pinguini varia da 37,8°C a 38,9°C (da 100°F a 102°F.)

Le piume sovrapposte creano una superficie quasi impenetrabile al vento o all’acqua. Le piume forniscono un’impermeabilizzazione critica per la sopravvivenza dei pinguini in acqua che può essere fredda come -2.2°C (28°F) nell’Antartico. I ciuffi di piume sui fusti delle piume intrappolano l’aria. Questo strato d’aria fornisce dall’80% all’84% dell’isolamento termico dei pinguini. Lo strato di aria intrappolata viene compresso durante le immersioni e può dissiparsi dopo un’immersione prolungata. I pinguini riorganizzano le loro piume con il preening.

Per conservare il calore, i pinguini possono infilare le loro pinne vicino al loro corpo. Possono anche rabbrividire per generare ulteriore calore.

Uno strato di grasso ben definito migliora l’isolamento in acqua fredda, ma probabilmente non è sufficiente a mantenere la temperatura corporea stabile in mare per molto tempo. I pinguini devono rimanere attivi in acqua per generare calore corporeo.

Le specie in climi più freddi tendono ad avere piume più lunghe e uno strato di grasso più spesso di quelle in climi più caldi. Un pinguino imperatore può costruire uno strato di grasso spesso 3 cm prima della stagione riproduttiva.

I pinguini si riscaldano girando le loro spalle di colore scuro verso il sole.

Uno dei metodi che i pinguini usano per conservare il calore corporeo è l’huddling.

Il piumaggio scuro della superficie dorsale di un pinguino assorbe il calore dal sole, che aumenta la temperatura corporea.

Sulla terraferma, i pinguini re e imperatore inclinano i piedi e appoggiano tutto il loro peso sui talloni e sulla coda, riducendo il contatto con la superficie ghiacciata.

Durante le tempeste, i pinguini imperatore si stringono insieme per conservarsi. Fino a 6.000 maschi si raggruppano mentre incubano le uova durante il mezzo dell’inverno antartico. I pinguini ai confini del gruppo si spostano continuamente verso l’interno più riparato, dando ad ogni pinguino nel gruppo uguale accesso al calore e ai benefici del raggruppamento.

I pinguini imperatore sono in grado di recuperare l’80% del calore che fuoriesce dal loro respiro attraverso un complesso sistema di scambio di calore nei loro passaggi nasali.

Sulla terraferma, il surriscaldamento può talvolta essere un problema.

• I pinguini possono prevenire il surriscaldamento spostandosi in aree ombreggiate e ansimando.
• I pinguini possono arruffare le loro piume per rompere lo strato isolante di aria vicino alla pelle e rilasciare calore.
• Se un pinguino è troppo caldo, tiene le sue pinne lontano dal corpo, così entrambe le superfici delle pinne sono esposte all’aria, rilasciando calore.
• Le specie temperate, come i pinguini di Humboldt e africani, non hanno piume sulle gambe e hanno macchie nude sul viso. Il calore in eccesso può dissiparsi attraverso queste aree senza piume.

I pinguini che vivono in climi più caldi – come il Magellano – hanno chiazze di pelle nuda intorno al becco e agli occhi per aiutare a rilasciare il calore corporeo in eccesso.

I pinguini che vivono in climi freddi – come l’Adélie – hanno piume che coprono la maggior parte del loro becco per aiutare a conservare il calore del corpo.

Il sistema circolatorio di un pinguino si regola per conservare o rilasciare il calore corporeo per mantenere la temperatura del corpo.

• Per conservare il calore, il sangue che scorre verso le pinne e le gambe trasferisce il suo calore al sangue che ritorna al cuore. Questo scambio di calore controcorrente aiuta a garantire che il calore rimanga nel corpo.
• Se il corpo diventa troppo caldo, i vasi sanguigni nella pelle si dilatano, portando il calore dall’interno del corpo alla superficie, dove viene dissipato.