Paul J. Ponganis und Gerald L. Kooyman des Zentrums für Marine Biotechnologie und Biomedizin an der Scripps Institution of Oceanography bieten folgende Antwort.
Einige Meeresbewohner nutzen große Tiefen aus., Die größten physiologischen Herausforderungen bei der Anpassung an den Druck stehen wahrscheinlich den Tieren gegenüber, die routinemäßig von der Oberfläche in die Tiefe reisen müssen. Zwei solche Tiere sind der Pottwal und der Tümmler. Seit den Tagen des Walfangs wurden diese Tiere als außergewöhnliche Taucher anerkannt, und Berichte über Tauchgänge dauerten bis zu zwei Stunden, nachdem sie harpooniert worden waren. Heute wurden mit der Verwendung von Sonarverfolgung und angeschlossenen Zeittiefenrekordern Tauchgänge bis zu 6,000 Fuß (mehr als eine Meile unter der Oberfläche des Ozeans) gemessen., Routinetauchtiefen liegen normalerweise im Bereich von 1.500 bis 3.000 Fuß, und Tauchgänge können zwischen 20 Minuten und einer Stunde dauern.
Das Eintauchen in die Tiefe kann zu mechanischen Verzerrungen und Gewebekompressionen führen, insbesondere in gasgefüllten Räumen im Körper. Solche Räume umfassen die Mittelohrhöhle, Lufthöhlen im Kopf und die Lunge. Die Entwicklung selbst kleiner Druckunterschiede zwischen einem Lufthohlraum und seinem umgebenden Gewebe kann bei menschlichen Tauchern, die als „Squeeze“ bekannt sind, zu Gewebsverzerrungen und Störungen des Zustands führen.,“Bei einigen Arten von Walen ist die Mittelohrhöhle mit einem ausgedehnten Venenplexus ausgekleidet, der postuliert wird, um sich in der Tiefe zu vertiefen und so den Luftraum zu verkleinern oder auszulöschen und die Entwicklung der Krankheit zu verhindern. Wale haben auch große Eustachische Röhren, die mit der Paukenhöhle des Ohrs und den großen pterygoiden Nebenhöhlen des Kopfes kommunizieren. Diese Lufthöhlen des Kopfes haben ein ausgedehntes Gefäßsystem, von dem angenommen wird, dass es in ähnlicher Weise wie das Mittelohr funktioniert und das Gleichgewicht des Luftdrucks in diesen Räumen erleichtert., Schließlich fehlen den meisten Meeressäugern Stirnhöhlen wie bei Landsäugern.
Ein weiteres Organ, das für Kompressionsschäden anfällig ist, ist die Lunge. Bei Tieftauchwalen und Robben sind die peripheren Atemwege verstärkt, und es wird postuliert, dass dadurch die Lunge während der Reise in die Tiefe kollabieren kann. Ein solcher Kollaps wurde radiographisch beobachtet und mit Blutstickstoffanalysen im tieftauchenden Weddell-Siegel bestätigt.
Der Kollaps der Lunge zwingt die Luft von den Alveolen weg, wo der Gasaustausch zwischen Lunge und Blut stattfindet., Diese Abstumpfung des Gasaustausches ist im tiefen Diver wichtig, da sie die Aufnahme von Stickstoff in das Blut und die anschließende Entwicklung hoher Blutstickstoffwerte verhindert. Hoher Blutstickstoffdruck kann eine narkotische Wirkung (sogenannte Stickstoffnarkose) auf den Taucher ausüben. Es kann auch zu Stickstoffblasenbildung während ascenta Phänomen als Dekompressionskrankheit oder „die Biegungen bekannt führen.“Der Zusammenbruch der Lunge im Tieftaucher vermeidet diese beiden Probleme.,
Der Verlust des Gasaustausches in der Tiefe hat eine weitere wichtige Implikation: Die Lunge des Tiefentauchers kann während des Tauchgangs nicht als Sauerstoffquelle dienen. Stattdessen verlassen sich tieftauchende Wale und Robben auf große Sauerstoffspeicher in Blut und Muskeln. Mehrere Anpassungen ermöglichen dies. Erstens haben diese Tiere massenspezifische Blutvolumina, die drei – bis viermal so hoch sind wie bei Landsäugetieren (d. H. 200 bis 250 Milliliter Blut pro Kilogramm Körpermasse, im Gegensatz zu einem menschlichen Wert von 70 Milliliter Blut pro Kilogramm)., Zweitens ist die Konzentration von Hämoglobin (dem Sauerstofftransportprotein im Blut) auch auf ein Niveau erhöht, das etwa doppelt so hoch ist wie beim Menschen. Drittens ist die Konzentration von Myoglobin, dem Sauerstoffspeicherprotein im Muskel, bei diesen Tieren extrem erhöht und misst etwa das Zehnfache des menschlichen Muskels.
Zusammengefasst konzentrieren sich die primären anatomischen Anpassungen für den Druck eines tieftauchenden Säugetiers wie des Pottwals auf lufthaltige Räume und die Verhinderung von Gewebebarotrauma., Wenn Lufthohlräume vorhanden sind, sind sie mit Venenplexus ausgekleidet, von dem angenommen wird, dass er sich in der Tiefe füllt, den Luftraum auslöscht und „das Drücken“ verhindert.“Die Lunge kollabiert, was Lungenrupturen verhindert und (physiologisch wichtig) den Gasaustausch in der Lunge blockiert. Ein Mangel an Stickstoffaufnahme in der Tiefe verhindert die Entwicklung von Stickstoffnarkose und Dekompressionskrankheit. Da die Lunge in der Tiefe nicht als Sauerstoffquelle dient, verlassen sich Tiefentaucher außerdem auf verbesserte Sauerstoffspeicher in Blut und Muskeln.
Artikel ursprünglich am 2. Mai 2002 veröffentlicht.