Anpassningar

Anpassningar

Simning

Pingviner kan tillbringa flera månader i taget till sjöss, och kommer bara i land för att föröka sig och för att mönstra. Fiordlands kammarpingviner får ibland havstulpaner på stjärten – ett tecken på att de är till sjöss under långa perioder.

Förre uppskattningar av simningshastigheterna gjordes utifrån observationer av pingviner som simmade längs med rörliga fartyg, en metod som visade sig vara opålitlig.

En pingvin hukar in huvudet i axlarna för att bibehålla sin strömlinjeform och minska luftmotståndet när den simmar. Den håller fötterna tätt intill kroppen mot svansen för att underlätta styrningen.

Pingvinens vingar är paddelliknande fenor som används för att simma. Flossornas rörelse liknar vingrörelserna hos flygande fåglar, vilket ger pingvinerna sken av att flyga genom vattnet. Ving- och bröstmusklerna är välutvecklade för att driva pingvinerna genom vatten – ett medium som är mycket tätare än luft.

Att ha solida, täta ben hjälper pingvinerna att övervinna flytkraften.

Dessa Adéliepingviner ”flyger” inte bara under vattnet, utan de tycks också ”flyga” upp ur vattnet genom att enkelt hoppa 1,8 meter upp i luften. Detta beteende ses ofta när pingvinerna kommer i land på ojämn eller hög terräng som isflak och klippiga stränder.

Trots att det är mer energieffektivt för pingvinerna att simma under vatten än vid vattenytan måste de komma upp till ytan för att andas. Många arter av pingviner tumlar – hoppar in och ut ur vattnet, som delfiner eller tumlare.

• När pingviner tumlar kan de fortsätta att andas utan att avbryta sin framåtgående rörelse. De håller en jämn hastighet på 7 till 10 km/h och andas ungefär en gång i minuten.
• Porpoising kan också förvirra rovdjur under vattnet.
• Inte alla arter uppvisar detta beteende. Kejsarpingviner är inte kända för att porpoisa och detta beteende ses sällan hos kungspingviner.

Dykning

De flesta av pingvinernas byten bor i de övre vattenlagren, så pingviner dyker generellt sett inte till stora djup eller under långa perioder.

De flesta arter håller sig under vatten mindre än en minut.

• Macaronipingvinens dykdjup varierar vanligtvis mellan 20 och 80 m (66 till 262 fot).) under dagen och är vanligtvis mindre än 20 m på natten.
• Gentupingviner kan nå ett maximalt dykdjup på 200 m, även om dykningarna vanligtvis är från 20 till 100 m.
• Adéliepingviner har registrerats stanna under vattnet i nästan sex minuter, även om de flesta dykningar är mycket kortare. De har registrerats dyka så djupt som 170 m, även om de flesta dykningar sker till mindre än 50 m.

• Kinnpungor kan nå djup på 121 m.), men de flesta dykningar är mindre än 50 m. Dykningarna varar från 30 sekunder till 3 minuter.
• De flesta dykningar av kungspingviner varar mindre än fyra till sex minuter, även om dykningar på upp till åtta minuter har dokumenterats. Det största registrerade djupet för ett dyk av en kungspingvin var 343 m.
• Kungpingviner jagar snabba medelhavsbläckfiskar och fiskar och tenderar därför att dyka djupare och förbli nedsänkta längre än andra pingviner. Det djupaste dyk som registrerats för en kejsarpingvin var 565 m. Det längsta registrerade dyket för en kejsarpingvin var 27,6 minuter. Båda dessa mätningar betraktas som extremer; de flesta dykningar sker mellan 21 och 40 meter från ytan och varar 2 till 8 minuter.

Pingviner jagar huvudsakligen bytesdjur i pelagiskt (öppet hav) vatten, men fåtaliga bevis (t.ex. analyser av maginnehållet) tyder på att gentoo, gulögda och kejsarpingviner också dyker och äter på bentisk (havsbotten) nivå. En detaljerad dykstudie av sydliga rockhoppers som häckar/ätar utanför Kerguelens skärgårds kustvatten tyder dock på att bentisk föda är en viktig del av deras kost.

• En grupp på 16 honor av sydliga rockhoppers utrustades med tidsdjupregistrerare (TDR). Förutom att utföra traditionella pelagiska dykningar efter föda, dök dessa fåglar också regelbundet till mycket jämna djup, vilket tyder på att de också jagade på havets botten.
• Desto högre antal bentiska dykningar som registrerades från en pingvin, desto större var maginnehållet hos den återvändande fågeln. Detta tyder på att de bentiska dykningarna sannolikt var inriktade på höga koncentrationer av kräftdjur som vilar på havsbotten under dagen. Pelagiska dykningar var i genomsnitt 53 sekunder mot 66 sekunder för bentiska dykningar.
• Sannolikt är detta beteende sällan upprepat någon annanstans eftersom Kerguelens skärgård, till skillnad från de flesta kända häckningsområden för pingviner, kännetecknas av närvaron av en grund havssockel där pingvinerna kan födosöka.

Synkroniserat dykande har setts för nordliga rockhopper- och adéliepingviner. Beteendet är dåligt förstått och observeras endast vid vattenytan, även om individerna utrustades med tids-/djupregistrerare så att ytterligare undervattensdata registrerades och analyserades som en del av dessa studier.

• Ett enda par av honorna av nordliga rockhoppers som observerades i en studie uppvisade identiska dykningar vid ytan och på djupet hundratals gånger rakt av under en period på sju timmar. Deras Euphausiid byten (Thysanoessa gregaria och Nematoscelis megalops) är kända för att bilda koncentrerade, täta svärmar, vilket tyder på att rockhoppers synkroniserade ansträngningar troligen var ett samarbete för att öka födosökseffektiviteten.
• Tre par och en trio av Adélies observerades ytdyka tillsammans i en annan studie.
  • Om ytan dök varje liten grupp synkront tillsammans, men varaktighet och dykdjup under vattnet varierade. Det antas därför att inget kooperativt födosökande ägde rum under vattnet jämfört med vad som tidigare föreslagits i studien av den nordliga rockhoppers.
  • Den första Adélie som dök upp igen väntade på att partnern/partnerna skulle återvända till ytan innan han/hon upprepade beteendet. Varje grupp dök tillsammans 34 till 60 gånger under en period på 1,7 till 4,5 timmar.
  • Krillbytena i detta särskilda område, E. superba och E. crystallorophias, bildar generellt sett mindre täta svärmar och fördelar sig över ett större djupintervall än den krill som jagades i studien av den nordliga rockhopper. Detta kan bidra till att förklara skillnaderna i dykbeteende mellan de två studierna.
  • Leopard- och Weddellsälar är kända för att äta adélies i detta område. Man tror därför att det synkrona dykandet i vattnet vid ytan är ett beteende som används för att minska risken för predation.
  • En unik matningshändelse i små grupper av gentoo pingviner bevittnades 2006. En stor flock gentoos som åt en svärm krill delade upp sig i cirka 25 grupper som var och en bestod av 12 till 100 fåglar. Varje separat grupp dök tillsammans, oberoende av de andra grupperna. Efter en till två minuter under vattnet dök enskilda medlemmar av en grupp upp igen. När alla medlemmar i en viss grupp dök upp igen, formade de sig tätt tillsammans och upprepade beteendet. Gentoos blandade sig inte eller interagerade inte med andra utanför sin särskilda grupp under denna matningshändelse.

Under djupa dykningar saktar pingvinens hjärtfrekvens ner.

• Kungspingvinens hjärtfrekvens sjunker från 126 slag per minut (bpm) när den vilar vid ytan mellan dykningarna till cirka 87 bpm under dykningarna.
• Hjärtfrekvensen hos en dykande kejsarpingvin är vanligen cirka 15 % lägre än dess hjärtfrekvens i vila, som i genomsnitt är cirka 72 bpm. Under ett djupt, 18 minuter långt dyk, minskade kejsarpingvinens hjärtfrekvens successivt till 3 bpm, med en hjärtfrekvens på 6 bpm under 5 minuter. Under ytintervallerna mellan mycket djupa och långa dyk kan dock kejsarpingvinens hjärtfrekvens öka till maximalt 256 bpm, vilket troligen hjälper till att eliminera koldioxid och fylla på och ladda pingvinens syreförråd i vävnaderna.

Under experimentella dykningsförhållanden uppvisar pingviner ett reducerat perifert blodflöde.

Temperaturen i pingvinens perifera områden (lemmar och hud) sjunker under ett dyk medan temperaturen i de centrala områdena (hjärta, djupa vener och bröstmuskel) bibehålls på normal temperatur.

Respiration

När pingviner simmar andas in och ut snabbt vid ytan. Strax före ett dyk andas pingvinerna in och dyker sedan på ett luftintag.

I motsats till dykande marina däggdjur andas pingvinerna in något strax före ett dyk.

• Detta ökar syreförråden, men gör att pingvinerna får en mer positiv flytförmåga under ett grunt dyk och ökar risken för dekompressionssjuka vid djupare dykningar.
• En studie på Adélie- och kungspingviner visade att pingvinerna kan reglera sitt luftintag före ett dyk, kraftfullt flaxa med sina fenor under den inledande nedstigningen för att övervinna den positiva flytkraften och sedan passivt stiga upp från ett dyk med hjälp av den expanderande luftvolymen i kroppen för att spara energi.
• Vetenskapsmännen tror att de djupare dykande pingvinerna, kungspingvinerna och kejsarpingvinerna, tar in mindre luft innan de dyker, medan de andra arterna gör kortare, grunda dyk och tar in mer luft innan ett dyk.

Saltutsöndring

Pingviner har körtlar under ögonen som hjälper till att göra sig av med överflödigt salt i kroppen. Sekretet av salt och vätska samlas ofta som droppar på näbben och skakas av. Dessa körtlar är så effektiva att pingviner kan dricka havsvatten utan att det får några negativa effekter.

Sömn

En pingvin sover vanligen med näbben instoppad bakom en fenor, vilket vissa forskare anser inte har något känt syfte hos pingviner, utan är en kvarleva från förfädernas släktskap med flygande fåglar. Andra forskare tror att beteendet kan minska den mängd värme som förloras genom ansiktet, särskilt genom näsborrarna.

För att spara energi när de fastar kan pingviner öka den tid de sover.

Under den antarktiska vintern, när mörkerperioden kan pågå i mer än 20 timmar, kan tätt liggande kejsarpingviner som ruvar ägg sova större delen av en 24-timmarsperiod.

Pingviner som lever i de kallaste regionerna har längre fjädrar och tjockare kroppsfett än de som lever i varmare regioner.

Thermoreglering

Det inre temperaturintervallet hos pingviner är 37,8°C till 38,9°C (100°F till 102°F.).

Överlappande fjädrar skapar en yta som är nästan ogenomtränglig för vind och vatten. Fjädrarna ger vattentäthet som är avgörande för pingvinernas överlevnad i vatten som kan vara så kallt som -2,2°C (28°F) i Antarktis. Dunplymåer på fjäderskaftet fångar in luft. Detta luftlager utgör 80-84 % av pingvinernas värmeisolering. Luftlagret komprimeras under dykning och kan försvinna efter långvarig dykning. Pingviner arrangerar om sina fjädrar när de putsar sig.

För att spara värme kan pingviner dra in sina fenor nära kroppen. De kan också rysa för att generera ytterligare värme.

Ett väldefinierat fettlager förbättrar isoleringen i kallt vatten, men är troligen inte tillräckligt för att hålla kroppstemperaturen stabil till havs under lång tid. Pingviner måste vara aktiva när de befinner sig i vattnet för att generera kroppsvärme.

Arter i kallare klimat tenderar att ha längre fjädrar och ett tjockare fettlager än arter i varmare klimat. En kejsarpingvin kan bygga upp ett 3 cm tjockt fettlager före häckningssäsongen.

Pingviner värmer sig genom att vända sina mörkfärgade ryggar mot solen.

En av de metoder som pingviner använder för att bevara kroppsvärmen är att krypa ihop.

Den mörka fjäderdräkten på en pingvins ryggsida absorberar värme från solen, vilket ökar kroppstemperaturen.

På land tippar kungspingviner och kejsarpingviner upp fötterna och vilar hela sin vikt på hälarna och svansen, vilket minskar kontakten med den isiga ytan.

Under stormar kryper kejsarpingviner ihop för att konservera. Så många som 6 000 hanar samlas när de ruvar ägg mitt under den antarktiska vintern. Pingvinerna som befinner sig vid gränsen av gruppen flyttar ständigt in i det mer skyddade inre, vilket ger varje pingvin i gruppen lika stor tillgång till värme och fördelar av att samlas i grupp.

Kungpingviner kan återfånga 80 % av den värme som försvinner i deras andedräkt genom ett komplext värmeväxlingssystem i deras näsgångar.

På land kan överhettning ibland vara ett problem.

• Pingviner kan förhindra överhettning genom att flytta sig till skuggiga områden och genom att andas.
• Pingviner kan rufsa sina fjädrar för att bryta upp det isolerande luftskiktet intill huden och frigöra värme.
• Om en pingvin är för varm håller den sina fenor bort från kroppen, så att båda ytorna på fenorna exponeras för luft, vilket frigör värme.
• Tempererade arter, som humboldtpingviner och afrikanska pingviner, saknar fjädrar på benen och har kala fläckar i ansiktet. Överskottsvärme kan spridas genom dessa områden utan fjädrar.

Pingviner som lever i varmare klimat – som magellanpingvinerna – har kala hudfläckar runt näbben och ögonen för att hjälpa till att släppa ut överskottsvärme.

Pingviner som lever i kallt klimat – som adéliepingvinerna – har fjädrar som täcker större delen av näbben för att hjälpa till att bevara kroppsvärmen.

En pingvins cirkulationssystem anpassar sig för att bevara eller avge kroppsvärme för att bibehålla kroppstemperaturen.

• För att bevara värmen överför blodet som strömmar till fenorna och benen sin värme till blodet som återvänder till hjärtat. Detta motströms värmeutbyte bidrar till att se till att värmen stannar kvar i kroppen.
• Om kroppen blir för varm vidgas blodkärlen i huden, vilket för värme från insidan av kroppen till ytan, där den avges.