Leven met weinig zuurstof: walvissen en Indische ganzen

Dieren die lang hun adem in moeten houden zijn hierop aangepast. Door aanpassingen kunnen ze bijvoorbeeld meer adem meenemen, of kunnen ze zuiniger met zuurstof omgaan. Om meer zuurstof mee te kunnen nemen, is een grotere long alleen niet genoeg. Gecompliceerdere aanpassingen bleken in de evolutie noodzakelijk. Maar wat waren dat voor aanpassingen? En waarom waren deze zo nuttig?

Walvissen

Een aantal dieren leeft in het water, maar heeft longen. Deze dieren moeten dus regelmatig naar boven komen om adem te halen. Doen ze dit niet, dan zullen ze verdrinken. De waterdieren met longen kunnen, anders dan de mens, lang zonder te ademen. Zo kunnen veel soorten walvissen meer dan twee uur onderwater, zonder adem te halen. Dat is ook wel nodig, vaak jagen ze op organismen die enkel op grote diepte leven. Zo jaagt de potvis op de giant squid. Omdat dit dier op zulke enorme dieptes leeft, is het nog nooit vastgelegd op camera.

Vaak denkt men dat een walvis dan wel grote longen zou moeten hebben, dat is niet waar. Als men het longvolume van langduikers, zoals de walvis, vergelijkt met dat van zoogdieren die op het land leven, blijkt zelfs dat hun longinhoud twee keer zo klein is. Om toch genoeg zuurstof naar alle organen te kunnen krijgen, zijn er andere oplossingen. Langduikers hebben twee tot drie keer zoveel bloed in hun lichaam, waardoor meer zuurstof is opgeslagen in het bloed. Ook kan het bloed beter zuurstof opnemen, de rode bloedcellen van langduikers hebben meer hemoglobine dan de rode bloedcellen van landdieren. Door deze en andere aanpassingen in het bloed is het voor de walvis mogelijk om twee keer zoveel zuurstof op te slaan in hun bloed als landdieren.

Deze extra hoeveelheid zuurstof is echter niet de enige reden waarom langduikers zo lang onderwater kunnen blijven. Door extra zuinig om te gaan met zuurstof, is er ook minder zuurstof nodig en kan er dus langer worden gedoken. Om extra zuinig om te gaan met zuurstof, is het lichaam zo aangepast dat het volgende gebeurt tijdens een lange duik:

• de hartslagfrequentie en stofwisseling worden verlaagd
• alleen de organen die per se bloed nodig hebben, krijgen bloed
• energie wordt na ongeveer 15 minuten gehaald uit anaerobe dissimilatie. Hierbij is geen zuurstof nodig. In dit proces wordt melkzuur gevormd, dat later met behulp van zuurstof wordt omgezet in ATP. ATP is een drager voor energie. Melkzuur zien we ook terug in het menselijk lichaam, het veroorzaakt spierpijn.

Wanneer een langduiker weer boven komt van een duik, moet het dier lang herstellen.

Indische gans

Niet alleen onderwater is er weinig zuurstof beschikbaar, hoger in de lucht wordt het ijler. Ook op grote hoogte leven er dieren, zoals de Indische gans. Uit onderzoek is gebleken dat de Indische gans één van de hoogste vliegers is. Onderzoekers volgden de vogels met behulp van GPS, waardoor de hoogte bepaald kon worden. De trektocht van de ganzen duurt 2 maanden, waarin ze onder andere over de Himalaya's vlogen. Aangezien bergen van de Himalaya's hoog zijn, worden de Indische ganzen gedwongen om ook hoger te gaan vliegen. De vogels vliegen op hoogtes van wel 7500 meter. De zuurstofdruk op deze hoogte is maar de helft van die op het land. Om op grote hoogte te kunnen overleven, heeft ook de Indische gans bloed dat beter kan binden met zuurstof. Het heeft meer hemoglobine dat een hogere affiniteit voor zuurstof heeft dan het bloed van landdieren. Daardoor pompt het hart van de Indische gans niet heel hard, dat is niet nodig. Vergeleken met landdieren pompt hun hart zachter. De Indische gans heeft bovendien grotere longen, waardoor meer lucht per keer in de longen terechtkomt.

Naast de Indische gans zijn er ook andere vogels die op zeer grote hoogtes kunnen overleven. Voorbeelden hiervan zijn soorten gieren en alpaca's. Het bloed van de alpaca is anders dan dat van ons. De rode bloedcellen zijn namelijk kleiner en ovaalvormig. Bovendien bevatten ze net zoals de Indische gans ook extra hemoglobine dat een extra grote affiniteit voor zuurstof heeft.