Wanneer de grootste dieren op aarde een snack pakken, slaan hun harten een slag over - of soms 30.
Dat is wat een team van mariene biologen ontdekte na voor het eerst de hartslag van een blauwe vinvis te hebben vastgelegd. Na het afzuigen van een polsmonitor aan de achterkant van een blauwe vinvis voor de kust van Californië, keken de onderzoekers toe hoe het gigantische schepsel bijna 9 uur lang non-stop dook en weer opdook, waarbij hij afwisselend zijn longen vulde met lucht en zijn buik met scholen smakelijke vis honderden van voeten onder het oppervlak.
Tijdens deze diepe duiken met jagen op jagers, werd de hartslag van de walvis wild gezaagd, maar liefst 34 keer per minuut aan de oppervlakte en slechts twee slagen per minuut op de diepste diepten - ongeveer 30% tot 50% langzamer dan de onderzoekers hadden verwacht.
Volgens een nieuwe studie die gisteren (25 november) is gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences, kan de simpele handeling om een hap te vangen het hart van een blauwe vinvis naar zijn fysieke limieten duwen - en dat zou kunnen verklaren waarom geen wezens groter dan blauwe walvissen zijn ooit op aarde gezien.
"Dieren die aan fysiologische extremen werken, kunnen ons helpen biologische grenzen aan grootte te begrijpen", zegt hoofdonderzoeksauteur Jeremy Goldbogen, een assistent-professor aan de Stanford University in Californië, in een verklaring. Met andere woorden: als het hart van een blauwe vinvis onmogelijk sneller zou kunnen pompen om zijn dagelijkse foerageer-expedities van brandstof te voorzien, hoe zou het hart van een groter dier dan nog sneller kunnen pompen om het van nog meer energie te voorzien?
De grootste harten op aarde
Blauwe vinvissen zijn de grootste dieren die ooit op aarde hebben geleefd. Als volwassen volwassenen kunnen blauwe vinvissen meer dan 30 meter lang zijn, of ongeveer zo groot als twee schoolbussen die bumper aan bumper geparkeerd staan. Er is een groot hart voor nodig om een wezen van die grootte aan te drijven; hoewel niet echt groot genoeg voor een mens om doorheen te zwemmen, zoals een stedelijke mythe beweert, woog het hart van een gestrande blauwe vinvis in 2015 op 400 pond (180 kilogram) en leek het ongeveer zo groot te zijn als een golfkar.
Wetenschappers wisten al dat de pols van een blauwe vinvis op diepte moet vertragen. Wanneer luchtademende zoogdieren onder water duiken, begint hun lichaam automatisch zuurstof te herverdelen; hart en hersenen krijgen meer O2, terwijl spieren, huid en andere organen minder krijgen. Hierdoor kunnen dieren met één enkele ademhaling langer onder water blijven en resulteert dit in een aanzienlijk lagere hartslag dan normaal. Dit geldt net zo goed voor menselijke landrotten als voor blauwe vinvissen - maar gezien de gigantische omvang en vaardigheid van de walvis om meer dan 1000 voet (300 m) onder de oppervlakte te duiken, wordt hun hart tot het uiterste gedreven tot ver buiten het onze.
Om erachter te komen hoeveel de hartslag van een blauwe vinvis tijdens een duik verandert, volgden de auteurs van het onderzoek een groep walvissen die ze eerder in Monterey Bay, Californië hadden bestudeerd, en tagden ze er een met een speciale sensor aan het uiteinde van een 20- voet-lange paal (6 m). De walvis was een man die 15 jaar geleden voor het eerst werd waargenomen. De sensor was een plastic schaal van lunchboxformaat, uitgerust met vier zuignappen, waarvan er twee elektroden bevatten voor het meten van de hartslag van de walvis.
De onderzoekers tagden de walvis bij hun eerste poging met de sensor, en daar bleef hij de volgende 8,5 uur terwijl de walvis naar beneden dook en weer opdook op tientallen voedselzoekende missies. Het grootste deel van deze tijd werd onder water doorgebracht: de langste duik van de walvis duurde 16,5 minuten en bereikte een maximale diepte van 600 voet (184 m), terwijl de walvis nooit meer dan 4 minuten aan de oppervlakte doorbracht om zijn longen bij te vullen.
De sensor liet zien dat op de laagste diepten van elke duik het hart van de walvis gemiddeld vier tot acht keer per minuut klopte, met een dieptepunt van slechts twee slagen per minuut. Tussen deze beats met een laag tempo samentrekten de rekbare aortaslagader van de walvis langzaam om zuurstofrijk bloed langzaam door het lichaam van het dier te laten bewegen, schreven de onderzoekers.
Terug aan de oppervlakte versnelde de hartslag van de walvis tot een zinderende 25 tot 37 slagen per minuut, waardoor de bloedbaan van het dier snel werd opgeladen met voldoende zuurstof om de volgende diepe duik te ondersteunen. Tijdens deze snelle tankbeurten werkte het hart van de walvis dicht bij zijn fysieke grenzen, schreven de auteurs van het onderzoek - het is onwaarschijnlijk dat het hart van een walvis sneller zou kunnen kloppen dan dat.
Deze natuurlijke cardiale limiet kan verklaren waarom blauwe vinvissen maximaal uitkomen op een bepaalde grootte en waarom er nooit grotere dieren op aarde zijn geweest. Omdat een groter wezen nog meer zuurstof nodig zou hebben om zijn lange, diepe duiken voor levensonderhoud te ondersteunen, zou zijn hart nog sneller moeten kloppen dan dat van een blauwe vinvis om zijn lichaam bij te tanken met zuurstof aan de oppervlakte.
Volgens de auteurs van het onderzoek lijkt dat op basis van de huidige gegevens niet mogelijk; blauwe vinvissen hebben misschien - nu en voor altijd - de hardst werkende harten op aarde.
