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Nachgefragt Umwelt+Natur

Wie schlägt das größte Herz der Welt?

Blauwal
Bei diesem Blauwal in der Monterey Bay haben die Forscher den Herzschlag gemessen. (Bild: Duke Marine Robotics and Remote Sensing Lab)

Blauwale sind die größten und schwersten Tiere der Erde – und entsprechend groß ist auch ihr Herz. Wie schlägt dieses gigantische Organ? Forscher haben den Herzschlag eines Blauwals belauscht und herausgefunden: Beim Tauchgang schlägt das Herz des Riesen weit langsamer als erwartet – nur zwei bis acht Mal pro Minute. Nach dem Auftauchen jedoch steigt der Puls des Wals extrem bis auf 35 Schläge pro Minute an. Nach Ansicht der Forscher könnte sich das große Herz des Blauwals damit schon am Maximum des biologisch Möglichen bewegen.

Der Herzschlag ist für uns und alle höheren Tiere essenziell, um Blut und damit auch Sauerstoff durch den Körper zu befördern. Wie schnell das Herz schlägt, hängt bei Säugetieren von der Intensität des Stoffwechsels und indirekt auch von der Körpergröße ab. Bei kleinen Säugetieren wie der Maus liegt die Herzrate bei 600 Schlägen pro Minute, bei einer Zwergfledermaus kann sie sogar mehr als 900 Schläge erreichen. Große Tiere wie der Elefant leben dagegen in einem deutlich langsameren Takt: Ihr Herz schlägt im Schnitt 25 bis 30 Mal pro Minute. Wie aber sieht es mit dem größten Tier der Welt aus? Berechnungen zufolge hat ein Blauwal von rund 23 Metern Länge und 70 Tonnen Gewicht ein rund 319 Kilogramm schweres Herz – und dieses pumpt mit jedem Schlag rund 80 Liter Blut durch den Körper. Doch wie schnell das Herz eines solchen Giganten schlägt, war lange unklar.

Ein EKG-Gerät für einen Blauwal

Diese Messung gelang erst Jeremy Goldbogen von der Stanford University und seinen Kollegen. Für ihre Studie kombinierten sie ein mobiles EKG-Gerät mit vier kräftigen Saugnäpfen, die das Sensorpaket an der Walhaut festhalten sollten. In zwei der Saugnäpfe fädelten die Forscher Elektroden ein, die die Herzschläge des Wals einfangen und ans EKG-Gerät übertragen sollten. „Ich war mir wirklich nicht sicher, ob das funktionieren wird, weil so viele Dinge klappen mussten: Wir mussten einen Blauwal finden, den Sensor an genau der richtigen Stelle und in gutem Kontakt mit der Walhaut befestigen und dann natürlich noch sicherstellen, dass der Sensor funktioniert und Daten aufzeichnet“, sagt Goldbogen. Erschwerend kommt hinzu, dass die EKG-Elektroden auf der linke Brustseite direkt innerhalb der Brustflosse angebracht werden müssen. Diese Stelle ist nicht nur schwer zu erreichen, dort liegt auch sehr faltige Haut, die das Anhaften problematisch macht.

Doch es gelang: Die Forscher platzierten ihren EKG-Sensor auf der Brust eines rund 15 Jahre alten männlichen Blauwals, der sich längere Zeit in der Monterey Bay in Kalifornien aufhielt. „Wir erhielten dadurch eine 8,5 Stunden lange EKG-Aufzeichnung, aus der wir das Herzraten-Profil des Wals erstellen konnten“, berichten Goldbogen und seine Kollegen. Weil der Wal in dieser Zeit mehrere Tauchgänge zur Futtersuche unternahm, konnten die Forscher auch erstmals mitverfolgen, wie sich der Herzschlag des Wals dabei veränderte. Bei solchen „Beutezügen“ taucht der Blauwal typischerweise erst tief ab und schnellt dann mit weit aufgerissenem Maul von unten durch Ansammlungen seiner Beute – Krebsen oder sehr kleinen Fischen – hindurch. Während das Wasser dann abfließt, bleiben die kleinen Beutetiere in seinen Barten hängen. „Während solcher Fressaktionen steigt Schätzungen zufolge die Stoffwechselrate auf das 50-Fache des Grundwerts an“, erklären Goldbogen und seine Kollegen. Sie erwarteten daher, dass sich auch der Herzschlag entsprechend beschleunigt.

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Von einem Extrem ins andere

Dem war jedoch nicht so, wie die EKG-Aufzeichnungen enthüllten. Demnach sinkt die Herzrate des Blauwals zunächst stark ab, während er in die Tiefe taucht: Sein großes Herz schlägt dann nur noch vier bis acht Mal, im Extremfall sogar nur noch zwei Mal pro Minute. Überraschenderweise beschleunigt sich dies auch während des anstrengenden Hochschnellens nur wenig: Der Herzschlag des Blauwals ist dabei kaum schneller als die normale Ruhepulsrate von rund 15 Schlägen pro Minute. Das sei 30 bis 50 Prozent langsamer als erwartet – und zu wenig, um ein Sauerstoffdefizit im Blut und den Muskeln zu vermeiden, sagen die Forscher. Ihrer Ansicht nach könnte dies erklären, warum diese Futtertauchgänge der Wale meist sehr kurz sind – der Körper der gigantischen Meeressäuger kann eine solche Sauerstoffschuld nicht lange vertragen. Allerdings könnte der Aortenbogen der Blauwale zumindest einen geringen Ausgleich für den langsamen Herzschlag schaffen. Denn wie Goldbogen und seine Kollegen erklären, kann sich dieser bogen beim Wal zusammenziehen und so zwischen den Herzschlägen zusätzliches Blut in den Körper pressen.

Hat der Blauwal seinen Tauchgang abgeschlossen und schwimmt wieder an der Wasseroberfläche, um zu atmen, fällt sein Herz in das andere Extrem: Es beginnt, sehr schnell zu schlagen. Den EKG-Werten zufolge schnellt der Puls des Blauwals dann bis auf 30 bis 37 Schläge pro Minute hoch. Damit bewegt sich die Herzrate des Wals nahe an seinem Maximum, wie die Forscher erklären. Sie vermuten, dass dies notwendig ist, um möglichst schnell wieder sauerstoffreiches Blut durch den Körper zu pumpen und so die Sauerstoffschuld des Tauchens zu begleichen. Nach Ansicht von Goldbogen und seinem Team bewegt sich das große Herz des Blauwals insgesamt gesehen damit nahe an den Grenzen des biologisch Möglichen. Das könnte auch erklären, warum Blauwale nicht noch größer werden konnten – mehr hätte ihr Herz einfach nicht verkraftet.


(Video: Stanford University)

Quelle: Jeremy Goldbogen (Stanford University) et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.1914273116

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