Aanpassingen

Aanpassingen

Zwemmen

Pinguïns brengen soms maanden achtereen op zee door, en komen alleen aan land om te broeden en te vervellen. Bij de dikbekpinguïns groeien af en toe zeepokken op hun staart – een teken dat ze lange tijd op zee zijn.

Eerdere schattingen van zwemsnelheden werden gemaakt aan de hand van waarnemingen van pinguïns die langs bewegende schepen zwommen, een methode die onbetrouwbaar bleek.

Een pinguïn houdt zijn kop tegen zijn schouders om zijn gestroomlijnde vorm te behouden en de weerstand tijdens het zwemmen te verminderen. Hij houdt zijn poten dicht tegen zijn lichaam aan tegen de staart om te helpen bij het sturen.

De vleugels van een pinguïn zijn peddelachtige vleugels die worden gebruikt bij het zwemmen. De beweging van de vleugels lijkt op de vleugelbewegingen van vliegende vogels, waardoor pinguïns door het water lijken te vliegen. De vleugel- en borstspieren zijn goed ontwikkeld om pinguïns door water voort te stuwen – een medium dat veel dichter is dan lucht.

Het hebben van stevige, dichte beenderen helpt pinguïns om het drijfvermogen te overwinnen.

Niet alleen “vliegen” ze onder water, deze Adéliepinguïns lijken ook uit het water te “vliegen” door met gemak 1,8 m in de lucht te springen. Dit gedrag komt vaak voor wanneer pinguïns aan land komen op ruw of hoog terrein zoals ijsschotsen en rotsachtige kustlijnen.

Hoewel het voor pinguïns energie-efficiënter is om onder water te zwemmen dan aan het wateroppervlak, moeten ze toch naar het oppervlak komen om adem te halen. Veel soorten pinguïns springen in en uit het water, zoals dolfijnen of bruinvissen.

• Bij het bruinvissen, kunnen pinguïns blijven ademen zonder de voorwaartse snelheid te onderbreken. Ze behouden een constante snelheid van 7 tot 10 km/u en ademen ongeveer één keer per minuut.
• Porpoising kan ook verwarrend zijn voor roofdieren onder water.
• Niet alle soorten vertonen dit gedrag. Keizerspinguïns vertonen dit gedrag niet en koningspinguïns vertonen het zelden.

Duiken

De meeste prooien van pinguïns bewonen de bovenste waterlagen, zodat pinguïns over het algemeen niet naar grote dieptes of voor lange periodes duiken.

De meeste soorten blijven minder dan een minuut onder water.

• De duikdiepte van macaronipinguïns varieert gewoonlijk van 20 tot 80 m (66 tot 262 ft.Overdag bedraagt de duikdiepte 20 tot 80 m, ’s nachts meestal minder dan 20 m.
• Gentoo pinguïns kunnen een maximale duikdiepte van 200 m bereiken, maar duiken meestal 20 tot 100 m.
• Adélie pinguïns zijn waargenomen terwijl ze bijna zes minuten onder water bleven, hoewel de meeste duiken veel korter zijn. Men heeft vastgesteld dat ze tot 170 m diep duiken, maar de meeste duiken zijn tot minder dan 50 m.

• Kinbandpinguïns kunnen diepten bereiken van 121 m (397 ft.), maar de meeste duiken zijn minder dan 50 m (164 ft.) Duiken duren van 30 seconden tot 3 minuten.
• De meeste duiken van koningspinguïns duren minder dan vier tot zes minuten, hoewel er duiken tot acht minuten zijn gedocumenteerd. De maximum diepte voor een koningspinguïn bedraagt 343 m.
• De keizerspinguïns jagen op snelle midwater inktvissen en vissen en hebben daarom de neiging dieper te duiken en langer onder water te blijven dan andere pinguïns. De diepste duik die een keizerspinguïn ooit gemaakt heeft, bedraagt 565 m. De langste duik die een keizerspinguïn ooit gemaakt heeft, bedraagt 27,6 minuten. Beide metingen worden als extremen beschouwd; de meeste duiken zijn tussen 21 en 40 m van de oppervlakte en duren 2 tot 8 minuten.

Pinguïns jagen hoofdzakelijk op prooi in pelagische (open oceaan) wateren, maar spaarzame bewijzen (zoals analyse van de maaginhoud) suggereren dat ezels-, geeloog-, en keizerspinguïns ook duiken en zich voeden op het benthische (oceaanbodem) niveau. Een gedetailleerde duikstudie van zuidelijke rotsspringers die nesten in de kustwateren van de Kerguelen Archipel suggereren dat benthische voeding een belangrijk deel uitmaakt van hun dieet.

• Een groep van 16 vrouwelijke zuidelijke rotsspringers werden uitgerust met tijd-diepterecorders (TDR’s). Naast het maken van traditionele pelagische duiken voor voedsel, doken deze vogels ook regelmatig naar zeer consistente diepten, wat erop wijst dat ze ook op de bodem van de oceaan joegen.
• Hoe hoger het aantal bentische duiken dat van een pinguïn werd geregistreerd, hoe groter de maaginhoud van de terugkerende vogel. Dit wijst erop dat de bentische duiken waarschijnlijk gericht waren op hoge concentraties van schaaldieren die overdag op de zeebodem rustten. Pelagische duiken duurden gemiddeld 53 seconden tegenover 66 seconden voor benthische duiken.
• Waarschijnlijk wordt dit gedrag elders zelden herhaald omdat, in tegenstelling tot de meeste bekende broedgebieden van pinguïns, de Kerguelen Archipel de aanwezigheid van een ondiep oceaan plat waar pinguïns zich kunnen voeden.

Synchroon duiken werd waargenomen bij noordelijke rotsspringers en Adélie pinguïns. Het gedrag wordt slecht begrepen en enkel aan het wateroppervlak waargenomen, hoewel individuen uitgerust werden met tijd- en diepterecorders zodat bijkomende onderwatergegevens werden geregistreerd en geanalyseerd als deel van deze studies.

• Een enkel paartje vrouwelijke noordelijke rotsspringers, waargenomen in één studie, vertoonde honderden keren identieke oppervlakte- en diepteduiken gedurende een periode van zeven uur. Hun Euphausiide prooien (Thysanoessa gregaria en Nematoscelis megalops) staan erom bekend geconcentreerde, dichte zwermen te vormen, hetgeen suggereert dat de gesynchroniseerde inspanningen van de rotsspringers waarschijnlijk een coöperatieve inspanning waren om de foerageerefficiëntie te verhogen.
• Drie paren en een trio Adélies werden bij een andere studie samen oppervlakteduikend waargenomen.
  • Aan de oppervlakte zou elke kleine groep synchroon samen duiken, maar de duur en de duikdiepte onder water zouden variëren. Daarom wordt aangenomen dat er onder water geen coöperatief foerageergedrag plaatsvond, in tegenstelling tot wat eerder in de studie van de noordelijke rotsspringer werd gesuggereerd.
  • De eerste Adélie die weer bovenkwam, wachtte tot zijn partner(s) weer aan de oppervlakte was (waren) gekomen, alvorens het gedrag te herhalen. Elke groep dook 34 tot 60 keer samen over een periode van 1,7 tot 4,5 uur.
  • De krillprooien in dit specifieke gebied, E. superba en E. crystallorophias, vormen over het algemeen minder dichte zwermen en verspreiden zich over een breder dieptebereik dan de krill waarop gejaagd werd in de noordelijke rotsspringer studie. Dit kan helpen om de verschillen in duikgedrag tussen de twee studies te verklaren.
  • Zeeluipaarden en Weddellzeehonden zijn bekend als voedsters van Adélies in dit gebied. Daarom wordt aangenomen dat het synchroon duiken in het water aan de oppervlakte een gedrag is dat gebruikt wordt om de kans op predatie te verminderen.
  • Een uniek voedselevenement in kleine groep van ezelspinguïns werd waargenomen in 2006. Een grote groep ezelspinguïns die zich voedden met een zwerm krill splitste zich in ongeveer 25 groepen, elk bestaande uit 12 tot 100 vogels. Elke afzonderlijke groep dook samen, onafhankelijk van de andere groepen. Na één tot twee minuten onder water te zijn geweest, kwamen de individuele leden van een groep weer boven. Wanneer alle leden van een bepaalde groep weer bovenkwamen, vormden zij een hechte groep en herhaalden het gedrag. De gentoes vermengden zich niet met anderen buiten hun groep tijdens het voederen.

Tijdens diepe duiken vertraagt de hartslag van de pinguïn.

• De hartslag van koningspinguïns daalt van 126 slagen per minuut (bpm) wanneer ze rusten aan de oppervlakte tussen twee duiken in tot ongeveer 87 bpm tijdens het duiken.
• De hartslag van een duikende keizerspinguïn ligt meestal ongeveer 15% lager dan zijn hartslag in rust, die gemiddeld ongeveer 72 bpm bedraagt. Tijdens een diepe, 18 minuten durende duik, vertraagde de hartslag van de keizerspinguïn progressief tot 3 spm, met een hartslag van 6 spm gedurende 5 minuten. Tijdens de oppervlakte-intervallen tussen zeer diepe en lange duiken, kan de hartslag van een keizerspinguïn echter stijgen tot maximum 256 spm, wat waarschijnlijk helpt bij het elimineren van koolstofdioxide en het aanvullen en herladen van de zuurstofvoorraad in de weefsels.

Onder experimentele duikomstandigheden, vertonen pinguïns een verminderde perifere doorbloeding.

De temperatuur van de perifere delen van een pinguïn (ledematen en huid) daalt tijdens een duik, terwijl die van de kern (hart, diepe aders, en borstspieren) op de normale temperatuur wordt gehouden.

Respiratie

Tijdens het zwemmen ademen pinguïns snel in en ademen ze snel uit aan de oppervlakte. Vlak voor een duik ademen pinguïns in en duiken dan op een teug lucht.

In tegenstelling tot duikende zeezoogdieren, ademen pinguïns lichtjes in vlak voor een duik.

• Dit verhoogt de zuurstofvoorraad, maar maakt de pinguïns positiever drijfvermogen tijdens een ondiepe duik en verhoogt het risico op decompressieziekte bij diepere duiken.
• Een studie bij Adélie- en koningspinguïns toonde aan dat pinguïns hun luchtopname vóór een duik kunnen regelen, tijdens de eerste afdaling krachtig met hun flippers flapperen om het positieve drijfvermogen te overwinnen, en dan passief opstijgen uit een duik, gebruik makend van het uitdijende luchtvolume in hun lichaam om energie te sparen.
• Wetenschappers geloven dat de dieper duikende pinguïns, de konings- en keizerspinguïns, minder lucht opnemen voor het duiken, terwijl de andere soorten kortere, ondiepe duiken maken en meer lucht opnemen voor een duik.

Zoutafscheiding

Pinguïns hebben klieren onder de ogen die helpen het lichaam te ontdoen van overtollig zout. De afscheiding van zout en vocht verzamelen zich vaak als druppeltjes op de bek en worden afgeschud. Deze klieren zijn zo doeltreffend dat pinguïns zeewater kunnen drinken zonder nadelige gevolgen.

Slapen

Een pinguïn slaapt gewoonlijk met zijn bek achter een vleugel, wat volgens sommige wetenschappers geen bekende functie heeft bij pinguïns, maar een overblijfsel is van voorouderlijke verwantschap met vliegende vogels. Andere onderzoekers geloven dat dit gedrag de hoeveelheid warmte vermindert die verloren gaat via het gezicht, vooral via de neusgaten.

Om energie te sparen tijdens het vasten, kunnen pinguïns meer tijd besteden aan slapen.

Tijdens de Antarctische winter, wanneer de periode van duisternis meer dan 20 uur kan duren, kunnen ineengedoken keizerspinguïns die eieren aan het uitbroeden zijn, het grootste deel van een etmaal slapen.

Pinguïns die in de koudste streken leven, hebben langere veren en dikker lichaamsvet dan die in warmere streken.

Thermoregulatie

Het inwendige temperatuurbereik van pinguïns is 37,8°C tot 38,9°C.)

Overlappende veren creëren een oppervlak dat bijna ondoordringbaar is voor wind of water. De veren zorgen voor een waterdichtheid die essentieel is voor het overleven van pinguïns in water dat zo koud kan zijn als -2,2°C (28°F) op Antarctica. Donsplukjes op de vederschachten houden lucht vast. Deze luchtlaag zorgt voor 80% tot 84% van de thermische isolatie van pinguïns. De luchtlaag wordt samengeperst tijdens het duiken en kan vervliegen na langdurig duiken. Pinguïns herschikken hun veren door ze te poetsen.

Om warmte te sparen, kunnen pinguïns hun vleugels dicht tegen hun lichaam aantrekken. Ze kunnen ook rillen om extra warmte op te wekken.

Een goed gedefinieerde vetlaag verbetert de isolatie in koud water, maar is waarschijnlijk niet voldoende om de lichaamstemperatuur op zee lang stabiel te houden. Pinguïns moeten in het water actief blijven om lichaamswarmte op te wekken.

Soorten in koudere klimaten hebben meestal langere veren en een dikkere vetlaag dan die in warmere klimaten. Een keizerspinguïn kan een 3 cm dikke vetlaag opbouwen vóór het broedseizoen.

Pinguïns warmen zich op door hun donkergekleurde rug naar de zon te draaien.

Een van de methoden die pinguïns gebruiken om lichaamswarmte te bewaren is het ineenkrimpen.

Het donkere verenkleed van de rug van een pinguïn absorbeert warmte van de zon, wat de lichaamstemperatuur verhoogt.

Op het land kantelen konings- en keizerspinguïns hun poten, en rusten met hun hele gewicht op hun hielen en staart, wat het contact met het ijzige oppervlak vermindert.

Tijdens stormen, kruipen keizerspinguïns samen om te conserveren. Zo veel als 6.000 mannetjes zullen bijeenkruipen terwijl ze eieren uitbroeden tijdens het midden van de Antarctische winter. De pinguïns aan de rand van de groep bewegen voortdurend naar het meer beschutte binnenland, zodat elke pinguïn in de groep gelijke toegang heeft tot warmte en voordeel heeft van het bijeenkruipen.

Emperor pinguïns zijn in staat om 80% van de warmte die via hun adem ontsnapt weer op te vangen door een complex warmte-uitwisselingssysteem in hun neusholten.

Op het land kan oververhitting soms een probleem zijn.

• Pinguïns kunnen oververhitting voorkomen door zich in schaduwrijke gebieden te begeven en door te hijgen.
• Pinguïns kunnen hun veren schudden om de isolerende luchtlaag naast de huid te breken en warmte af te geven.
• Als een pinguïn het te warm heeft, houdt hij zijn vleugels van zijn lichaam weg, zodat beide oppervlakken van de vleugels aan de lucht worden blootgesteld, waardoor warmte vrijkomt.
• Temperate soorten, zoals de Humboldt- en de Afrikaanse pinguïn, hebben geen veren op hun poten en kale vlekken op hun gezicht. Overtollige warmte kan via deze onbevederde delen afgevoerd worden.

Pinguïns die in warmere klimaten leven – zoals de Magelhaen – hebben kale plekken rond de bek en de ogen om overtollige lichaamswarmte te helpen afvoeren.

Pinguïns die in koude klimaten leven – zoals de Adélie – hebben veren die het grootste deel van hun bek bedekken om lichaamswarmte te helpen bewaren.

De bloedsomloop van een pinguïn past zich aan om lichaamswarmte te behouden of af te geven om de lichaamstemperatuur te behouden.

• Om warmte te behouden, geeft het bloed dat naar de vleugels en poten stroomt zijn warmte af aan het bloed dat naar het hart terugkeert. Deze tegenstroom helpt ervoor te zorgen dat de warmte in het lichaam blijft.
• Als het lichaam te warm wordt, verwijden de bloedvaten in de huid zich, waardoor de warmte van het lichaam naar de oppervlakte wordt gebracht, waar ze wordt afgevoerd.