#Robben können den Sauerstoff in ihrem Blut spüren
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Wenn im Blut von Säugetieren der CO2-Gehalt steigt, kriegen sie Panik und ringen nach Luft, weil dies indirekt anzeigt, dass der Sauerstoff zum Atmen knapp wird. Robben haben neben diesem Anzeichen offenbar noch einen zweiten Atem-Alarm: Die Meeressäuger können direkt spüren, wie viel Sauerstoff ihr Blut enthält, wie Biologen in einem Experiment herausgefunden haben. Durch diesen sensiblen Sauerstoffsensor und dessen Meldungen ans Gehirn können die Robben beim Tauchen länger unter Wasser bleiben und rechtzeitig wieder auftauchen, bevor sie ertrinken. Unklar ist noch, ob auch andere Meeressäuger wie Wale oder Seelöwen eine solche Geheimwaffe haben.
Die Körper von Meeressäugern wie Delfinen, Walen und Robben sind gut an das Leben im Ozean angepasst. Mit der Zeit haben sie eine Reihe von Eigenschaften entwickelt, um im Wasser zu überleben und selbst lange und tiefe Tauchgänge zu überstehen. Unter anderem haben die Tiere verschiedene Methoden entwickelt, um Sauerstoff (O2) zu speichern und niedrige Sauerstoffwerte zu tolerieren. Dadurch können sie lange die Luft anhalten. Dennoch brauchen sie regelmäßig frische Luft zum Atmen und müssen auftauchen, um nicht zu ersticken.
Die meisten Säugetiere können den in ihrem Blut zirkulierenden Sauerstoff jedoch nicht direkt wahrnehmen, sondern nur das Kohlenstoffdioxid (CO2) im Blut. Wenn der CO2-Gehalt erhöht ist, weist dies indirekt auf einen niedrigen Sauerstoffgehalt hin. Wie bei uns Menschen erzeugt dies bei den Tieren Unbehagen bis Panik sowie eine Art „Lufthunger“. Sie versuchen dann Luft zu holen.
Robben reagieren auf veränderten Sauerstoff- und CO2-Gehalt
Für die meisten Landsäugetiere reicht dieser Mechanismus aus, aber schützt er auch Meeressäuger ausreichend vor dem Ertrinken? Oder können sie möglicherweise zusätzlich direkt den Sauerstoff in ihrem Blut wahrnehmen? Das haben nun Forschende um Chris McKnight von der University of St Andrews in Schottland untersucht. Dafür analysierten die Biologen bei sechs wild gefangenen Kegelrobben (Halichoerus grypus), ob diese schwankende Sauerstoff- und CO2-Werte in ihrem Blut wahrnehmen und ihr Tauchverhalten daran anpassen. Die Forschenden setzten die Robben in einer „Atemkammer“ verschiedenen Luftmischungen aus und beobachteten dann ihr Jagdverhalten unter Wasser in einer Testumgebung.
Die Beobachtungen ergaben, dass es tatsächlich einen direkten Zusammenhang zwischen dem Sauerstoffanteil der eingeatmeten Luft und der Tauchdauer der Robben gibt. Bei normaler Luft in der Atemkammer tauchten die Tiere im Schnitt rund vier Minuten lang. War der eingeatmete Sauerstoffanteil nur halb so hoch, beendeten die Robben ihre Tauchgänge schon durchschnittlich 27 Sekunden früher und blieben zudem 53 Sekunden länger zum Atmen über Wasser. War der Sauerstoffgehalt hingegen mehr als doppelt so hoch wie normal, blieben die Robben im Schnitt 14 Sekunden länger untergetaucht.
Der CO2-Gehalt in der Atemkammer hatte hingegen überraschend keinen Einfluss auf die Tauchdauer. Die Robben blieben nicht kürzer unter Wasser, selbst wenn die CO2-Konzentration 200-mal höher war als in der normalen Luft, wie McKnight und sein Team feststellten. Allerdings dauerten dann die Atempausen der Robben länger: Sie blieben 73 Sekunden länger in der Luftkammer, bevor sie zu einem neuen Tauchgang aufbrachen.
Sauerstoffsensoren schützen vor dem Ertrinken
McKnight und seine Kollegen schließen daraus, dass Kegelrobben nicht nur den CO2-Gehalt, sondern auch den Sauerstoffgehalt in ihrem Blut direkt wahrnehmen können. Das ermöglicht es ihnen, ihre Tauchdauer entsprechend zu regulieren – wobei sie primär auf den Sauerstoffgehalt reagieren und weniger auf den CO2-Gehalt. „Robben können ihr Tauchverhalten so regulieren, dass sie vermeiden, dass der arterielle O2-Spiegel Werte erreicht, die schwere neurologische Schäden verursachen und zum Ertrinken führen“, schreiben die Meeresforscher.
Die Biologen vermuten, dass dieser Sauerstofferkennung die ungewöhnlich sensiblen Chemorezeptoren in den Halsschlagadern der Robben zugrunde liegen, die aus früheren Studien bekannt sind. Diese Sensoren leiten die Signale über Nerven an das Gehirn weiter und lösen bei zu geringen O2-Werten Alarm aus. Im Gegensatz dazu scheinen die CO2-Rezeptoren in den Adern der Robben oder die Neuronen, die deren Signale weiterleiten, schwächer zu reagieren als bei anderen Säugetieren, so die Forschenden.
McKnight und seine Kollegen vermuten, dass auch andere Meeressäuger diese oder ähnliche Fähigkeiten zur Sauerstoffwahrnehmung besitzen, da auch ihr Körper sich im Zuge der Evolution an lange Tauchgänge angepasst hat. Ob und wie andere Robbenarten, Seelöwen, Sehkühe, Wale oder Delfine Sauerstoff spüren, müssen nun Folgestudien zeigen. Die sollen dann auch klären, warum diese Fähigkeiten bei Landwirbeltieren fehlen. Bislang ist unklar, ob dieser Sensor nur bei den Meeressäugern entstanden ist oder ob schon die gemeinsamen Vorfahren von Meeressäugern und landlebenden Säugetieren einen solchen Sensor besaßen. Dann könnten die Landsäugetiere diesen Sauerstoffsinn im Laufe der Zeit wieder verloren haben.
Quelle: Chris McKnight (University of St Andrews) et al., Science, doi: 10.1126/science.adq4921
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