Tieftauchgänge treiben Meeressäuger an ihre körperlichen Grenzen. Während langer Phasen unter Wasser können Tiere in Organen außerhalb von Herz und Gehirn auf einen anaeroben (sauerstofflosen) Stoffwechsel umschalten, was zu einem Anstieg von Milchsäure führt. Obwohl viele tauchende Arten Wege entwickelt haben, das Risiko der Taucherkrankheit zu verringern, können sich dennoch Stickstoffblasen im Blutkreislauf bilden. Wissenschaftler gingen lange davon aus, dass sich diese Tiere hauptsächlich erholen, während sie zwischen den Tauchgängen an der Wasseroberfläche treiben oder schwimmen.
Eine neue Studie, veröffentlicht in Frontiers in Physiology, legt nahe, dass die Erholung noch lange fortgesetzt werden kann, nachdem Pelzrobben das Wasser verlassen haben. Forscher entdeckten, dass Kap- und Australische Pelzrobben mehrere Stunden nach der Rückkehr an Land dramatische Anstiege der Herzfrequenz erleben, möglicherweise als Teil eines verzögerten Erholungsprozesses von den intensiven Anforderungen der Nahrungssuche auf See.
„Hier zeigen wir bei Kap- und Australischen Pelzrobben, dass es eine positive Beziehung zwischen ihrer Herzfrequenz auf See während der Nahrungssuche und ihrer Herzfrequenz an Land während der Ruhe gibt. Das bedeutet wahrscheinlich, dass die Rückzahlung einiger physiologischer Kosten der Nahrungssuche auf See verzögert wird und später erholt wird, wenn die Robbe an Land ist“, sagte Erstautorin Dr. Melissa Walker, Associate Research Fellow an der Deakin University in Australien.
Das Forschungsteam nutzte die Herzfrequenz als Indikator für Sauerstoffverbrauch und Energieaufwand. Sie überwachten zwei eng verwandte Arten: die Kap-Pelzrobbe (Arctocephalus pusillus pusillus), die vor der südlichen und südwestlichen Afrikas vorkommt, und die Australische Pelzrobbe (A. pusillus doriferus), die vor Südostaustralien lebt. Kap-Pelzrobben jagen hauptsächlich im offenen Wasser, während Australische Pelzrobben mehr Zeit mit der Nahrungssuche am Meeresboden verbringen.
Zwischen 2003 und 2008 untersuchten Wissenschaftler sechs weibliche Kap-Pelzrobben bei Kleinsee in Südafrika und sechs weibliche Australische Pelzrobben auf Kanowna Island in Australien. Jedes Tier wurde mit einem wasserdichten Herzfrequenzmesser, einem Tauchrekorder und einem Funksender ausgestattet. Die Messungen wurden alle 10 Sekunden über Zeiträume von bis zu 8,2 Tagen erfasst.
Die Daten zeigten, dass Kap-Pelzrobben typischerweise einen See-zu-Land-Zyklus in etwa 5,5 Tagen absolvierten, während Australische Pelzrobben durchschnittlich 3,8 Tage benötigten. Während dieser Zyklen verbrachten die Tiere etwa 60,4 bzw. 96,5 Stunden auf See, wobei die meiste Zeit (zwischen 60 % und 70 %) an der Wasseroberfläche verbracht wurde.
Die beiden Arten zeigten auch unterschiedliche Jagdverhalten und Herzfrequenzmuster unter Wasser. Kap-Pelzrobben jagten hauptsächlich in der Wassersäule (68,4 %). Während ihrer tiefsten und längsten Tauchgänge, die 400 Sekunden überschritten und Tiefen von 190 Metern erreichten, fiel ihre Herzfrequenz stark ab, aber nur kurzzeitig, auf etwa 10 Schläge pro Minute für weniger als 60 Sekunden. Australische Pelzrobben hingegen verbrachten den Großteil ihrer Nahrungssuche am Meeresboden (71,5 %). Bei Tauchgängen, die länger als 400 Sekunden in Tiefen von etwa 80 Metern dauerten, hielten sie höhere und gleichmäßigere Herzfrequenzen von 20 bis 30 Schlägen pro Minute für bis zu 300 Sekunden aufrecht.
Frühere Forschung deutete darauf hin, dass Robben, die an Land ruhen, relativ stabile Herzfrequenzen aufweisen sollten. Stattdessen beobachtete das Team etwas Unerwartetes. Etwa sechs bis acht Stunden nach der Landung stiegen die Herzfrequenzen der Robben an, manchmal bis auf 84 Schläge pro Minute. Es konnten mehrere Spitzen auftreten, bevor sich die Herzfrequenz schließlich in einem ruhigeren Bereich zwischen 42 und 61 Schlägen pro Minute einpendelte, ein Muster, das mit REM-Schlaf in Verbindung gebracht wird.
Die Forscher fanden auch einen starken Zusammenhang zwischen der gesamten Herzaktivität während der Zeit auf See und der Herzaktivität nach der Rückkehr an Land. Diese Beziehung deutet darauf hin, dass die Robben möglicherweise eine anhaltende Sauerstoffschuld zurückzahlen, die sie während Tauch- und Jagdausflügen angehäuft haben.
Die Forscher glauben, dass die Robben nicht einfach nur an Land ruhen. Stattdessen könnten die erhöhten Herzfrequenzen helfen, Milchsäure aus dem Körper zu entfernen und erschöpfte Sauerstoffreserven wiederherzustellen, die sich auf See nicht vollständig erholen konnten. Die Studie diskutiert auch mehrere zusätzliche Erklärungen.
„Die physiologische Erholung findet nicht nur auf See statt, sondern setzt sich auch an Land fort, und zwar auf eine Weise, die wir nicht erwartet haben“, sagte Walker. „Es ist, als ob die Robben ihre Rechnungen auf Raten bezahlen – einen Teil auf See und den Rest, wenn sie bequem an Land liegen.“