Vinvis duikt met traag hartritme

Biologie De blauwe vinvis laat zijn hartslag zakken tot soms wel twee slagen per minuut als hij op zoek gaat naar eten.

De blauwe vinvis met wie de proef is gedaan, met op zijn rug het opname-apparaatje.
De blauwe vinvis met wie de proef is gedaan, met op zijn rug het opname-apparaatje. Foto Duke Marine Robotics en Remote Sensing Lab

De hartslag van een blauwe vinvis vertoont extreme verschillen: tijdens het duiken naar voedsel loopt hij terug tot twee slagen per minuut, terwijl hij na de duik oploopt tot bijna veertig slagen per minuut. Dat schrijven Amerikaanse biologen deze week in het wetenschappelijke blad PNAS. De zeer lage hartslag tijdens de duik is verrassend, omdat walvissen een energierovende manier van eten hebben.

Blauwe vinvissen (Balaenoptera musculus) zijn de grootste dieren op aarde, met een lengte tot bijna dertig meter en een gewicht rond de 70.000 kilo (met uitschieters tot over de 150.000 kilo). Vroeger werd wel gezegd dat een vinvishart zo groot was als een kleine auto, maar dat is overdreven: in 2014 strandde in Newfoundland een 24-meter-lange vinvis met een geschat gewicht van 90.000 kilo en een hart van 200 kilo. Dat de dieren een trage hartslag hebben, was al wel bekend – de doffe, diepe hartslag is onder water over een afstand van zo’n twee kilometer te horen, en zodoende gingen biologen uit van acht tot tien slagen per minuut. Maar een gedetailleerde opname van de hartslag van een blauwe vinvis was tot nu toe nog nooit gemaakt.

De onderzoekers voorzagen in Monterey Bay, Californië een in het wild levende mannelijke blauwe vinvis van zo’n 15 jaar oud met behulp van zuignappen van een opnameapparaat dat zowel de diepte waarop de walvis zich bevond in kaart bracht als het bijbehorende hartfilmpje. Op zo’n elektrocardiogram (ECG) is de elektrische activiteit van de hartspier te zien en daaruit is het aantal hartslagen per minuut af te leiden.

Grote hap water

Het hartfilmpje van de blauwe vinvis duurde 8,5 uur. In die tijd maakte hij soms duiken van ruim zestien minuten om naar voedsel te zoeken, tot een maximale diepte van 184 meter. Tijdens het diepste gedeelte van de duik was zijn hartslag tussen de vier en acht slagen per minuut, met soms een minimum van twee slagen per minuut. Dat is pakweg eenderde lager dan het voorspelde aantal hartslagen per minuut in rust. Bij het opstijgen na een diepe duik (meer dan 125 meter diep) nam de hartslag toe tot tussen de 30 en 37 slagen per minuut. Na een ondiepere duik was de hartslag 20 tot 30 slagen per minuut.

Dat de hartslag tijdens de initiële fase van de duik zó laag was, verraste de onderzoekers. Het ligt weliswaar in de lijn der verwachtingen dat grote zoogdieren een lagere hartslag hebben (die samenhangt met een tragere stofwisseling), en dat diep duikende dieren ook hun hartslag verlagen (zodat ze minder zuurstof nodig hebben op grotere diepten).

Maar aan de andere kant verbruikt de blauwe vinvis net als andere baleinwalvissen heel veel energie bij het vergaren van voedsel. Bij die lunge feeding neemt hij een grote hap water waar hij het plankton uitfiltert als hij de rest van het water weer naar buiten perst. Daarvoor heeft hij in theorie ook extra zuurstof (en dus een hogere hartslag) nodig. Dat de hartslag toch zo laag is, valt volgens de onderzoekers ten dele te verklaren door de relatief korte duur van de duiken. Van walvissen met een minder energierovende foerageermethode, zoals potvissen (Physeter macrocephalus) en Groenlandse walvissen (Balaena mysticetus), is in ieder geval bekend dat ze veel langer duiken.

Unieke bouw

Een aanvullende verklaring zou kunnen zijn dat de spieren van de blauwe vinvis weinig tot geen zuurstof uit het bloed opnemen tijdens de duik. Of dat daadwerkelijk zo is, wordt niet duidelijk uit dit onderzoek. Wel is eerder al vastgesteld dat de spieren van walvissen veel myoglobine bevatten: een stof die (net als hemoglobine in rode bloedcellen) zuurstof kan binden. Zodoende hebben de spieren een eigen zuurstofreserve. Die zou tijdens de duik kunnen worden aangesproken, waardoor er minder zuurstofaanvoer vanuit het bloed nodig is.

Dat het hart en het bloedvatenstelsel de sterke wisselingen in hartslag aankunnen, heeft volgens de auteurs te maken met de unieke bouw ervan: de aortaboog (de overgang tussen het stijgende en dalende gedeelte van de grote lichaamsslagaders) is wijd en elastisch, en dient als een zogeheten ‘windketel’ tijdens de duik. Daarmee wordt de pulserende bloedstroom omgezet in een meer gestage bloedstroom.