Hoe voorkomen duikende zeehonden dat ze verdrinken? Dat onderzochten mariene biologen van de Schotse University of St Andrews. De zeezoogdieren kunnen direct het zuurstofgehalte in hun bloed waarnemen, suggereren de resultaten die deze donderdag in Science verschenen.
En dat is best bijzonder, want de meeste zoogdieren, inclusief mensen, gebruiken vooral het CO2-gehalte als indicator voor de hoeveelheid zuurstof in hun bloed. Wanneer iemand zijn adem inhoudt – onder of boven water – neemt de hoeveelheid zuurstof in het bloed af en de hoeveelheid koolstofdioxide toe. Zodra het CO2-gehalte te hoog oploopt, registreren chemoreceptoren van cellen dat. Receptoren zijn eiwitten die gevoelig zijn voor chemische prikkels – CO2 in dit geval – in onder andere de halsslagaders. Die sturen daarop via de hersenen een signaal naar de ademhalingsspieren: ademhalen!
Normaal gesproken werkt dit mechanisme goed, maar voor duiken is de CO2-registratie niet onfeilbaar. Neem bijvoorbeeld freedivers, schrijven de onderzoekers: mensen die zonder duikuitrusting op een enkele ademteug minutenlang en tientallen meters diep duiken. Door bewust te hyperventileren voor een duik, kunnen ze het CO2-niveau in hun bloed omlaag brengen. Hierdoor stellen ze de ademprikkel uit, die ingegeven wordt door een hoge hoeveelheid CO2 in het bloed. Dat is handig om langer te kunnen duiken, maar het brengt wel het risico op bewusteloosheid en verdrinking met zich mee. De duiker merkt namelijk niet op tijd dat het zuurstofgehalte gevaarlijk laag is.
Alleen vertrouwen op het koolstofdioxidegehalte is dus niet genoeg, aldus de onderzoekers. Integendeel: de mariene biologen vermoedden dat zuurstof een belangrijkere rol speelt dan koolstofdioxide bij het duikgedrag van zeehonden.
Zes grijze zeehonden
Om dit te testen, bestudeerden ze zes jonge, in het wild gevangen, grijze zeehonden. De zeehonden zwommen zestig meter onder water in een basin van een ademhalingskamer naar een sprot-eetstation onder water en terug. Alleen in de kamer konden ze naar boven komen om adem te halen. De zeehonden konden zelf de duur en frequentie van hun duiken te bepalen. Tussen de duik-reeksen door veranderden de biologen de percentages O2 en CO2 in de kamer.
Wat bleek? De zeehonden pasten hun duikgedrag aan aan de hoeveelheid ingeademde zuurstof, maar niet aan het gehalte koolstofdioxide. Met meer zuurstof beschikbaar dan in normale omgevingslucht doken de zeehonden langer, met minder korter. Maar zelfs een CO2-gehalte dat tweehonderd keer hoger was dan normaal, had geen invloed op de duur van de duik. Dat is een indicatie dat de zeehonden direct de hoeveelheid zuurstof in hun bloed kunnen waarnemen in plaats van afgaan op het CO2-gehalte. Het onderzoek toont dit mechanisme alleen voor grijze zeehonden, benadrukken de onderzoekers. Toch vermoeden ze dat eenzelfde soort O2-waarneming ook bij andere soorten voorkomt. Dat is een belangrijke evolutionaire aanpassing om verdrinking te voorkomen voor de freedivende zeedieren, aldus de biologen.
