تحتاج طيور البطريق إلى الغوص تحت الماء من أجل التقاط طعامها في المحيط. ومع ذلك ، تحتاج طيور البطريق إلى الأكسجين للتنفس تحت الماء. بالنسبة لمعظم أنواع طيور البطريق ، فإن متوسط الغوص تحت الماء يستمر 6 دقائق ، لأن معظم فرائسها تتواجد في مستويات المياه العليا. ومع ذلك ، يتغذى البطريق الإمبراطور على الحبار أو الأسماك أو الكريل التي تعيش في أعماق المياه ، لذلك يمكن لهذا النوع من البطريق أن يحبس أنفاسه لمدة تصل إلى 20 دقيقة. ومن المعروف أيضًا أن طيور البطريق الإمبراطور تغوص لمسافة تصل إلى 1800 قدم للعثور على فرائسها. ومن المعروف أن نوعًا آخر ، وهو Gentoo ، يغوص لمسافة تصل إلى 500 قدم. على عكس الفقمات ، فإن طيور البطريق صغيرة نسبيًا ، لذا فإن رئتيها لا يمكنها حمل سوى كمية كبيرة من الأكسجين. أيضًا ، يؤثر الضغط تحت الماء على رئتي البطريق والأكياس الهوائية. يمكن لهذه الممرات الهوائية الأساسية أن توفر ثلث الأكسجين اللازم فقط لكل غوص.
أظهرت الأبحاث التي أجريت على طيور البطريق البرية في أنتاركتيكا بعض التكيفات المفاجئة في دم البطريق وأنسجة العضلات لزيادة الأكسجين أثناء الغوص تحت الماء. تم تزويد طيور البطريق هذه بأجهزة استشعار خاصة لمراقبة مستوى الهواء. على عكس البشر ، يسمح الهيموغلوبين شديد الحساسية الموجود في خلايا الدم الحمراء لطيور البطريق بالاستفادة الفعالة من آخر جزيء من الأكسجين في نظامهم للغوص. يتم إرسال الدم بشكل أساسي إلى القلب والدماغ والأعضاء الرئيسية الأخرى. يعد هيموجلوبين البطريق فعالًا للغاية بحيث يمكن لطيور البطريق الاستمرار في الغوص عندما تعاني الحيوانات الأخرى من تلف شديد في الأنسجة. بالإضافة إلى ذلك ، تساعد أنسجة عضلات البطريق أيضًا على التنفس بكفاءة تحت الماء. يمكن للأنسجة العضلية للبطريق أيضًا تخزين الأكسجين الإضافي باستخدام كميات كبيرة من بروتين الميوغلوبين في الدم. أيضًا ، يسمح إنزيم خاص لعضلات البطريق بالعمل دون وجود الأكسجين مع تحييد تراكم حمض اللاكتيك. عندما تصل طيور البطريق إلى السطح وتعود إلى التنفس الطبيعي ، يمكنها بعد ذلك طرد هذا التراكم من حمض اللاكتيك. لمزيد من التوفير في استهلاك الأكسجين ، يمكن لطيور البطريق خفض معدل ضربات قلبها إلى خمس نبضات في الدقيقة. باستخدام طاقة أقل ، تكون هذه الطيور قادرة على إطالة وقتها في الغوص تحت الماء.
تسبح طيور البطريق بشكل أكثر كفاءة في مستويات المياه العميقة ، ولكن في بعض الأحيان قد يكون من الضروري السباحة على سطح الماء. تستخدم بعض أنواع طيور البطريق تقنية التنفس والسباحة تسمى خنازير البحر ، والتي سميت على اسم خنازير البحر والدلافين. تأتي الطيور للهواء ثم تستنشق وتزفر بسرعة. ثم يبدأون في التنفس دون مقاطعة حركتهم إلى الأمام. يقفزون داخل وخارج الماء. يمكن أن تحافظ طيور البطريق على سرعة تصل إلى 6 أميال في الساعة أثناء خنازير البحر. ومع ذلك ، فإن تقنية خنازير البحر هذه لا تُرى عادةً في طيور البطريق الملك أو الإمبراطور.
