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Fortbewegung

Im Wasser

Das Video stammt aus "Henry's Unterwasserwelt" im Zoo Hannover


Schwimmbewegungen

Die Schwimmbewegungen eines Pinguins im Wasser gleichen den Flugbewegungen eines Vogels in der Luft, es sieht so aus, als ob der Pinguin durch das Wasser "fliegt".
Kräftige Auf- und Abbewegungen der Flossen sorgen für den Vortrieb. Bei Pinguinen ist die Brustmuskulatur im Gegensatz zu flugfähigen Vögeln stärker ausgebildet, sowohl das Heben als auch das Senken der Flossen erfolgt aktiv mit Kraftaufwand; So können Pinguine eine höhere Geschwindigkeit unter Wasser erreichen. Bei anderen Vögeln findet beim Fliegen nur das Herabsenken der Flügel aktiv statt, das Anheben wird passiv ohne großen Energieaufwand durchgeführt (wie eine Sprungfeder, die man mit Kraft herunterdrücken muss, sich aber selbstständig wieder nach oben bewegt).

Die Flossenbewegung ist nicht nur ein plattes Auf und Ab. Als ich verschiedene Videos in Zeitlupe angesehen habe, habe ich erkannt, dass die Flossen zusätzlich gekippt werden. Beim Senken der Flossen wird zuerst die vordere Kante herabgedrückt, dann folgt erst die Flossenfläche und drückt das restliche Wasser von sich weg. Beim Anheben der Flossen wird wieder erst die Vorderkante hochgezogen, dann erst wird die Flosse parallel zum Körper ausgerichtet.
Durch diese Bewegungen spart der Pinguin Energie. Ihr könnt das im Schwimmbad oder in der Badewanne mal probieren: Dreht eure Hand so, dass die Handfläche zum Boden zeigt und bewegt sie auf und ab. Dann dreht ihr die Hand, so dass der Daumen nach oben zeigt und wiederholt die Bewegung. Die letzte Variante müsste viel einfacher und damit mit weniger Kraft (und damit auch weniger Energieaufwand) durchzuführen sein. Das liegt daran, dass durch die geringere Fläche ein geringerer Widerstand vom Wasser auf die Hand wirkt.
Dieses Prinzip lässt sich von der Hand auf die Pinguinflosse übertragen.

Die folgende Animation verdeutlicht die oben beschriebene Flossenbewegung. Dabei ist darauf zu achten, dass dort nur die Bewegung des Flossen-Querschnitts dargestellt ist (rot markierter Bereich), die Flosse wurde also gedanklich von oben nach unten durchgeschnitten. Die Bewegungen sind schrittweise abgebildet.

Pinguin

Luftblasen

Im Video ist ebenfalls schön zu sehen, dass Pinguine oft Luftblasen freisetzen, wenn sie unter Wasser schwimmen. Dieses Phänomen wird Air Lubrication genannt und wurde kürzlich von dem Meeresbiologen Roger Hughes analysiert.
Pinguine lagern in der Daunenschicht des Gefieders Luft ein, die der Isolation dient. Hughes hat herausgefunden, dass Pinguine in kurzen Abständen Luft aus ihrem Gefieder ins Wasser entließen, folglich umschließe eine Hülle aus kleinen Luftblasen den Körper. Dadurch könne der Pinguine eine höhere Geschwindigkeit erreichen, da die Luftblasen die Dichte und die Viskosität des Wassers um den Pinguinkörper herum reduzierten. Demzufolge wird die Reibung zwischen Körper und Wasser verringert. Die Luftblasen wirken also als eine Art Gleitmittel, was einen Vorteil bei der Jagd und der Flucht vor Feinden mit sich bringt.


Auftauchen

Bei ihren Tauchgängen müssen Pinguine regelmäßig an die Wasseroberfläche zurückkehren, um Luft zu holen. Pinguine haben nämlich keine Kiemen wie Fische, die eine Atmung unter Wasser ermöglichen würden. Pinguine besitzen Lungen wie alle anderen Vögel und wir Säugetiere auch. Diese müssen zwischendurch immer mal wieder mit frischer Luft gefüllt werden, damit der Gasaustausch weiter gewährleistet ist. Der gespeicherte Sauerstoff in der Lunge wird nämlich zunehmend vom Blut aufgenommen, dafür wird Kohlenstoffdioxid abgegeben. Der Sauerstoffvorrat muss also wieder aufgefüllt werden. Deshalb tauchen Pinguine auf und atmen tief ein, um sich dann wieder länger unter Wasser aufhalten zu können.

Mehr zum Thema "Atmung" findet ihr auf der Seite Körper > Atmung.


Quellen:

National Geographic: ngm.nationalgeographic.com/2012/11/emperor-penguins/hodges-text
Zeitschrift "Welt der Wunder", Ausgabe 1/13