Cuvier-Schnabelwal und die Biologie des extremen Atemanhaltens

Irgendwo vor der Küste von North Carolina blieb ein Cuvier-Schnabelwal einmal drei Stunden und zweiundvierzig Minuten lang unter Wasser, ohne zum Atmen an die Oberfläche zu kommen. Kein anderes Säugetier, von dem es Aufzeichnungen gibt, ist auch nur annähernd so weit gekommen. Dieser Tauchgang, der von Forschern des Duke University Marine Laboratory verfolgt und im „Journal of Experimental Biology“ veröffentlicht wurde, hat mehr als nur einen Rekord gebrochen. Er zwang Wissenschaftler dazu, ihre Vorstellungen davon, was für ein luftatmendes Tier möglich ist, zu überdenken, und bietet einen eindrucksvollen biologischen Anhaltspunkt für alle, die sich für die äußeren Grenzen der Atemanhaltung interessieren.

Ein neuer Rekord unter den Wellen

Der Cuvier-Schnabelwal, wissenschaftlich bekannt als Ziphius cavirostris, hielt bereits den Rekord für den tiefsten jemals bei einem Meeressäugetier gemessenen Tauchgang: Auf der Suche nach Tintenfischen tauchte er in den kalten, lichtlosen Schichten des offenen Ozeans bis auf fast 3.000 Meter hinab. Im Jahr 2014 wurde im Rahmen einer Markierungsstudie vor der kalifornischen Küste ein Tauchgang von 137,5 Minuten Dauer aufgezeichnet – damals selbst ein neuer Rekord für Säugetiere. Sechs Jahre später verlängerte ein anderer Wal, der in der Nähe von Cape Hatteras verfolgt wurde, diesen Wert auf 222 Minuten. Die meisten seiner Tauchgänge dauern eher um die Stunde, aber diese Ausreißer deuten auf eine Physiologie hin, die auf Ausdauer ausgelegt ist, die weit über das hinausgeht, was man allein aufgrund der Körpergröße erwarten würde.

Die physiologischen Hintergründe eines dreistündigen Tauchgangs

Berechnungen auf der Grundlage der für ein Meeressäugetier dieser Größe typischen Sauerstoffvorräte deuteten darauf hin, dass dem Cuvier-Schnabelwal der nutzbare Sauerstoff in etwa dreißig Minuten ausgehen müsste. Stattdessen verdoppelt oder verdreifacht diese Art diese Schätzung regelmäßig. Die Erklärung liegt in einer Reihe von Anpassungen, die alle tieftauchenden Wale gemeinsam haben: ungewöhnlich hohe Konzentrationen an sauerstoffbindendem Myoglobin im Muskelgewebe, eine Herzfrequenz, die beim Abtauchen stark absinkt, um Energie zu sparen, und eine Blutchemie, die es ermöglicht, Sauerstoff langsam und effizient über einen längeren Zeitraum freizusetzen. Sobald diese Reserven aufgebraucht sind, scheint der Wal in der Lage zu sein, auf anaeroben Stoffwechsel umzuschalten und die Ansammlung von Milchsäure in seinen Muskeln zu tolerieren, anstatt an die Oberfläche auftauchen zu müssen.

Kohlendioxid, nicht Sauerstoff, setzt die Grenze

Das wichtigste Detail zum Verständnis des Atemanhaltens ist Folgendes: Bei den meisten tauchenden Tieren, einschließlich des Menschen, wird der Atemdrang in erster Linie durch steigende Kohlendioxidwerte im Blut ausgelöst, nicht durch sinkende Sauerstoffwerte. Eine hohe Toleranz gegenüber dieser Anreicherung, gepaart mit einer hohen Toleranz gegenüber Sauerstoffmangel, ist es, was einen gewöhnlichen Atemzug von einem außergewöhnlichen unterscheidet. Cuvier-Schnabelwal scheint beide Schwellenwerte weiter zu verschieben als fast jedes andere untersuchte Säugetier. Genau diese Kombination – die Fähigkeit, mit erhöhtem Kohlendioxidgehalt und mit vermindertem Sauerstoffgehalt gut zurechtzukommen – bildet die physiologische Grundlage moderner Trainingsansätze zum Atemanhalten, darunter auch jene, die von Wim Hof und anderen Anwendern kontrollierter Atemtechniken populär gemacht wurden .

Was trainiert das Anhalten des Atems im menschlichen Körper?

Die menschliche Physiologie kann zwar nicht an die Tauchfähigkeit von Walen heranreichen, doch die zugrunde liegenden Mechanismen sind dieselben und lassen sich trainieren. Wiederholtes, kontrolliertes Atemanhalten scheint den Punkt zu verschieben, an dem der Körper Not signalisiert, sodass mit der Zeit ein längeres und angenehmeres Atemanhalten ohne Panik oder übermäßige Anstrengung möglich wird. Dieses Prinzip liegt einer Reihe von Atemtechniken zugrunde, darunter die Wim-Hof-Methode, die Zyklen aus tiefer Atmung, Atemanhalten und Erholungsatmung kombiniert. Spitzen-Freitaucher veranschaulichen das menschliche Ende dieses Spektrums: Der Weltrekord im statischen Apnoetauchen, aufgestellt von Stig Severinsen im Jahr 2012, liegt bei knapp über zweiundzwanzig Minuten – erreicht nach Jahren progressiven Trainings und in vielen Fällen durch zusätzliche Sauerstoffprotokolle, die speziell auf Wettkampf-Freitauchen zugeschnitten sind. Das ist nur ein Bruchteil dessen, was ein Schnabelwal instinktiv mit einem einzigen Atemzug schafft, aber es zeigt, wie weit gezieltes Training eine Grundleistung verschieben kann, die bei den meisten Menschen eher bei einer einzigen Minute liegt.

Ein anderer Maßstab, ein gemeinsames Prinzip

Zwischen dem dreistündigen Tauchgang eines Wals und dem langsamen, geübten Atemstillstand eines Menschen liegt ein riesiger Größenunterschied, doch beide beruhen auf derselben zugrunde liegenden Biologie: den autonomen Signalen, die steuern, wann der Körper glaubt, wieder atmen zu müssen. Das eine zu untersuchen hilft, das andere zu erklären. Das Atemanhaltetraining zielt nicht darauf ab, das nachzuahmen, was die Evolution über Millionen von Jahren in ein tief tauchendes Säugetier eingebaut hat; es zielt darauf ab, die eigene Toleranz des Körpers gegenüber Schwankungen von Kohlendioxid und Sauerstoff innerhalb sicherer Grenzen durch Wiederholung und Achtsamkeit sanft zu erweitern.