Stworzenia oddychające płucami wydają się nie mieć szans w konkurencji z zaopatrzonymi w skrzela rybami czy kałamarnicami. Dobrze to widać na naszym przykładzie. Nurkując, musimy wstrzymać oddech. Większość z nas po zaledwie 2-3 minutach musi jednak wynurzyć się z powrotem, by wypuścić dwutlenek węgla i nabrać nową porcję tlenu. Nawet wyczyny rekordzistów  robią wrażenie tylko na innych ludziach. Najdłuższy czas, jaki ktokolwiek wytrzymał na bezdechu, to 11 minut i 35 sekund w przypadku mężczyzn oraz 9 minut i 2 sekundy wśród kobiet. A w czasie bicia rekordu leżeli oni nieruchomo pod wodą.

Tymczasem prawdziwy mieszkaniec morskiego świata jest cały czas w ruchu: pływa w poszukiwaniu pożywienia, ucieka przed drapieżnikiem. Zużycie tlenu wówczas rośnie, a czas spędzony na jednym wdechu dramatycznie się kurczy. Mimo to morskie ssaki i ptaki potrafią spędzić pod wodą nawet ponad godzinę. I wcale nie zawdzięczają tego rozrośniętym płucom, w których mogłyby magazynować wielkie zapasy powietrza. Sekret ich umiejętności wstrzymywania oddechu na dziesiątki minut tkwi w czym innym.

Najdłużej pod wodą na jednym wdechu:

  • pingwin cesarski - ok. 20 minut
  • foka Weddella - ok. 80 minut
  • kaszalot - ok. 90 minut
  • słoń morski - do 120 minut
  • wal Cuviera - do 137 minut

Tlen jest magazynowany w organizmie przez dwa podobne do siebie związki chemiczne. Jeden z nich to obecna w czerwonych ciałkach krwi hemoglobina. Drugi to mioglobina, znajdująca się w mięśniach. U ludzi w płucach przechowywanych jest około 36 proc. całego tlenu zawartego w organizmie, a 51 proc. krąży we krwi. U foki Weddella proporcje te wyglądają zupełnie inaczej - tylko 5 proc. tlenu mają w płucach, a aż o 70 proc. we krwi!

Jest to możliwe dzięki temu, że wiele ssaków i ptaków morskich ma po prostu więcej krwi w przeliczeniu na kilogram ciała niż człowiek. Ponadto ich organizmy zawierają więcej wspomnianych wyżej związków chemicznych magazynujących tlen. U pingwina cesarskiego udało się to policzyć - ma on o 25 proc. więcej hemoglobiny niż człowiek, a mioglobiny od 16 do 20 razy więcej!

„W pewnym sensie stworzenia te mają wewnętrzną butlę z tlenem” - żartuje Daniel Costa, biolog morza z University of California w Santa Cruz. Ale to jeszcze nie koniec trików, które zabezpieczają morskie ssaki i ptaki przed uduszeniem się w trakcie aktywnego i długiego nurkowania. One potrafią kontrolować, ile tlenu zużyją konkretne części ich ciała.

Zakwasy lub zastrzyk

W 2011 roku zespół Cassondry Williams z University of California w San Diego ogłosił wyniki badań pingwinów cesarskich, z których wynikało, że ptaki te podczas nurkowania dysponują tlenem na dwa sposoby. W pierwszym całkowicie odcinają dopływ krwi do mięśni. Muszą wtedy polegać wyłącznie na własnych zasobach tlenu, zmagazynowanych w mioglobinie. Kiedy zaś te się skończą, mięśnie przechodzą na oddychanie beztlenowe (tak jak u ludzi podczas długotrwałego wysiłku). Produktem ubocznym tego procesu jest kwas mlekowy, w dużych ilościach toksyczny. Po nurkowaniu, które zaowocuje silnym „zakwaszeniem” mięśni, pingwiny muszą długo odpoczywać i dochodzić do siebie.