pingvin måste dyka under vatten för att fånga maten i havet. Pingvinerna behöver emellertid syre att andas under vatten. För de flesta pingviner är det genomsnittliga undervattensdyket 6 minuter, eftersom de flesta av sitt byte ligger i de övre vattennivån. Emperen Pingvin matar emellertid på bläckfisk, fisk eller krill som bor djupt under vatten, så denna art av pingvin kan hålla andan i upp till 20 minuter. Kejsarepingviner är också kända för att dyka upp till 1800 meter för att hitta sitt byte. En annan art, Gentoo, är känd för att dyka upp till 500 meter. Till skillnad från sälar är pingviner relativt små, så deras lungor kan hålla bara så mycket syre. Dessutom påverkar undervattenskompression pingvinerna lungor och luftkuddar. Dessa viktiga luftvägar kan bara ge 1/3 av det nödvändiga syre som behövs för varje dyk.

Anpassning till effektiv användning av syre

Forskning utförd på vilda pingviner i Antarktis visar några överraskande anpassningar i pingvinens blod och muskelvävnader för att öka syre under ett undervattensdyk. Dessa pingviner var utrustade med speciella sensorer för att övervaka deras luftnivå. Till skillnad från människor tillåter det extremt känsliga hemoglobinet i pingvinerna röda blodkroppar att pingvinerna effektivt utnyttjar varje sista syrgasmolekyl i deras system för dykning. Blodet skickas huvudsakligen till hjärtat, hjärnan och andra större organ. Pingvinhemoglobin är så effektivt att pingvinerna kan fortsätta dyka när andra djur skulle lida av allvarlig vävnadsskada. Dessutom hjälper pingvinens muskler vävnader att andas effektivt under vatten. En pingvins muskelvävnad kan också lagra ytterligare syre genom att använda stora mängder av blodproteinet myoglobin. Ett speciellt enzym gör det också möjligt för pingvinens muskler att arbeta utan närvaro av syre medan man neutraliserar mjölksyrauppbyggnad. När pingvinerna når ytan och återgår till normal andning, kan de sedan utvisa denna uppbyggnad av mjölksyra. För att ytterligare spara på syreförbrukning kan pingvinerna sänka hjärtfrekvensen till fem slag per minut. Genom att använda mindre energi kan dessa fåglar förlänga sin tid under dykning.

Simning och andning nära vattenytan
pingvinen simmar mest effektivt i djupare vattennivåer, men ibland kan det vara nödvändigt att simma vid vattnet. Vissa arter av pingviner använder en andning och simningsteknik som kallas porpoising, uppkallad efter tumlare och delfiner. Fåglarna kommer upp i luften, andas in och andas ut snabbt. De börjar sedan andas utan att förlora sin rörelse framåt. De hoppar in och ut ur vattnet. Pingvinerna kan upprätthålla en hastighet på upp till 6 mph medan porpoising. Dock är denna porpoising teknik vanligtvis inte sett i kung eller kejsare pingviner.