Of je nu een schildpad, mens, of blauwe vinvis bent, hoe lang je onder water kunt blijven wordt voor iedereen door dezelfde biologische wetten bepaald. Dat ontdekten Nijmeegse biologen in nieuw onderzoek dat ze vandaag publiceren.

Wie herinnert zich niet het afzwemmen voor het B- of C-diploma? Je slaagt pas nadat je ook een aantal meter onder water hebt gezwommen, al dan niet door een gat. Geen probleem voor de meesten – als het echt moet, kunnen mensen zelfs een paar minuten onder water blijven.

Die duur is geen toeval, blijkt uit een nieuwe wetenschappelijke publicatie van Nijmeegse dierecologen die vandaag verscheen in vakblad Proceedings of the Royal Society B. Voor alle dieren op aarde geldt een algemene regel: hoe groter ze zijn, hoe langer ze het onder water volhouden. Hoe lang precies, hangt af van hoeveel zuurstof ze mee kunnen nemen, en hoe snel ze die verbruiken

Evolutietheorie

Voor veel dieren is het gunstig om lang onder water te kunnen blijven. Ze vinden er voedsel, paren er, of proberen roofdieren te ontwijken. Wilco Verberk, die de studie leidde: ‘Waterkevertjes en watersalamanders zie je aan het wateroppervlak snel een hap lucht nemen om vervolgens weer onder te duiken. Zo blijven ze uit de buurt van vogels.’

De studieresultaten klinken misschien als een open deur, geeft Verberk meteen toe, maar dat zijn ze niet. ‘Van warmbloedigen wisten we al dat de duiktijd afhangt van de lichaamsomvang, maar bij koudbloedigen was dit nog nooit aangetoond. Wij laten nu zien dat die wetmatigheid ook voor koudbloedige dieren geldt, en dus universeel is.’ Biologisch gezien is dat heel interessant, voegt hij toe, want in de ecologie is men constant op zoek naar universele regels – denk aan de evolutietheorie.

Ook de mens ontkomt niet aan de wetten van de natuur

Wel is er een verschil tussen de twee groepen, ontdekte de universitair hoofddocent van de afdeling Dierecologie. Koudbloedigen – dieren zoals insecten en reptielen die hun lichaamstemperatuur aanpassen aan de omgeving – kunnen relatief langer onder water blijven dan warmbloedigen (die een constante, hoge temperatuur hebben zoals zoogdieren en vogels). Zo kan een waterkever ruim 12 minuten zijn adem inhouden, maar de veel grotere aalscholver nog geen 3 minuten.

Dat komt doordat de duiktijd van een dier niet puur afhangt van lichaamsgrootte – en dus hoeveel lucht een dier mee kan nemen onder water – maar ook hoeveel zuurstof het verbruikt, blijkt uit de studie. Verberk: ‘Koudbloedigen verbruiken minder snel zuurstof dan warmbloedige dieren, onder andere omdat hun lichaamstemperatuur in het water meestal lager is.’

Het verschil in zuurstofgebruik verklaart ook een tweede onderscheid tussen koud- en warmbloedigen dat Verberk ontdekte: de duiktijd van reptielen en insecten neemt minder snel toe naarmate ze groter worden, dan bij vogels en zoogdieren. ‘In beide groepen wordt het zuurstofverbruik efficiënter als hun lichaamsomvang toeneemt, maar voor warmbloedigen geldt dat nog méér dan voor koudbloedige dieren.’

Tussen vakgenoten was veel discussie of warm- en koudbloedigen werkelijk van elkaar verschilden in zuurstofverbruik en duiktijd, vertelt hij. ‘Omdat we nu zowel heel kleine dieren als heel grote dieren hebben onderzocht – van kevertjes tot blauwe vinvissen – hebben we nu kunnen aantonen dat er echt een verschil is in duiktijd en dat dit heel mooi klopt met de verschillen in zuurstofverbruik.’

Stopwatch

Verberk en zijn collega’s – uit Engeland, Zuid-Afrika, de VS en Canada – stonden niet zelf met een stopwatch bij het water voor alle 286 dieren (waarvan 62 koudbloedig) die ze onderzochten. Ze zetten bestaande datasets met informatie over duiktijd en lichaamsgrootte op een rijtje (‘daar zijn er duizenden van’), en voegden er zelf nieuwe gegevens voor kleine waterkevers aan toe. Het was monnikenwerk dat 10 jaar duurde, verzucht de dierecoloog.

De resultaten zijn om meerdere redenen interessant, legt Verberk uit. Ten eerste geeft het een ijkpunt voor onderzoekers. ‘Als ik tegen je zeg dat een aalscholver 10 minuten onder water kan blijven, kun nu je beter inschatten of dat veel of weinig is.’ Wijkt de duiktijd af, dan is dat misschien een teken dat een dier een bijzondere lichaamsaanpassing heeft die het onderzoeken waard is, zoals meer of betere rode bloedcellen om zuurstof mee op te slaan.

Dinosauriërs

Ook zijn de bevindingen een extra aanwijzing dat uitgestorven zwemmende dinosauriërs zoals ichthyosaurussen waarschijnlijk warmbloedig waren – een vraag waar paleontologen al jaren niet uitkomen. Verberk: ‘Als warmbloedige duiker heb je immers meer voordeel van schaalvergroting, blijkt uit onze analyses.’

Het dier dat het langste onder water kan blijven is de zogeheten onechte karetschildpad: ruim 5 uur. En de mens? Ook die ontkomt niet aan de wetten van de natuur, zagen de ecologen. Met een duiktijd van vier minuten (Verberk: ‘we namen per soort de maximumwaardes die gerapporteerd zijn’) zitten we precies op de lijn.