Aufgabe 116 Tiefe Temperaturen begrenzen Vorkommen und Aktivität von Tieren Wieso findest du nahe den Gipfeln österreichischer Berge Steinböcke, Gämsen und Alpendohlen, Eidechsen und Frösche jedoch nicht? Der entscheidende Grund dafür ist die Temperatur. Den meisten Tieren ist es dort schlicht zu kalt. Vögel und Säugetiere sind die einzigen Tiergruppen, die ihre Körpertemperatur unabhängig von der Umgebungstemperatur auf einem konstant hohen Niveau halten können. Manche schaffen es sogar, extrem kalte Regionen zu besiedeln. Vögel und Säuger sind gleichwarm (homoiotherm1). Bei hohen Körpertemperaturen (Säugetiere: ca. 36–37 °C, Vögel: 38–42 °C) laufen Wachstum, Verdauung und Atmung relativ schnell ab. Ohne Temperaturregulation wären diese Vorgänge nach der Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel zwei- bis dreimal langsamer, wenn es nur 10 °C kälter wäre. Bei wechselwarmen (poikilothermen2) Tieren, wie Reptilien, Fischen oder Insekten, gleicht sich die Körper- der Umgebungstemperatur an. Die Besiedlung selbst nur zeitweise sehr kalter Standorte ist für sie schwierig. Poikilotherme Tiere müssen bei Frost geeignete Verstecke aufsuchen und verfallen dort in Winterstarre. Um nicht zu erfrieren, erhöhen manche Poikilotherme, zB Zuckmückenlarven, in ihren Körperflüssigkeiten die Konzentration gelöster Stoffe, etwa Glukose. Viele Poikilotherme können sehr kalte Zeiten nur in bestimmten Stadien überdauern, etwa als Ei oder Larve. Anders sieht es bei Homoiothermen aus. Sie müssen viel Wärme produzieren, um ihre Körper bei niedrigen Umgebungstemperaturen aufzuheizen. Das kann bis zu 90% des Gesamtenergieumsatzes kosten. Die Betriebsstoffe dafür stammen aus der Nahrung. Als Faustregel gilt, dass gleichwarme Tiere fünf- bis zehnmal mehr Nahrungsenergie benötigen als wechselwarme Tiere gleicher Körpermasse. Im Winter steigt der Energieaufwand dafür sehr stark. Zugleich gibt es wenig Nahrung. Viele Säugetiere, die sehr kalte Zeiten überstehen müssen, halten deshalb Winterruhe oder Winterschlaf (kAbb. 4). Beim Winterschlaf sinkt ihre Körpertemperatur deutlich. Das reduziert den Energiebedarf auf bis zu 2% des Normalbedarfs. Dafür muss allerdings im Körper dieser Tiere ausreichend Fett eingelagert worden sein. 1 homiotherm: homoios (griech.) = gleich, thermos (griech.) = warm 2 poikilotherm: poikilos (griech.) = wechseln Gleichwarme Tiere können sehr kalte Lebensräume besiedeln, brauchen aber mehr Energie als wechselwarme Tiere Steuerung und Regelung Durch veränderten Stoffwechsel und/oder Verhalten können Organismen auf Umweltbedingungen reagieren. Stoff- und Energieumwandlung Lebewesen sind auf eine Energiezufuhr von außen angewiesen. Steht wenig Energie zur Verfügung, zB bei Nahrungsmangel im Winter, müssen Stoffwechsel und/ oder Verhaltensweisen entsprechend angepasst werden, um überleben zu können. Auch hohe Temperaturen stellen ein Problem dar. Poikilotherme Tiere können ihre Körpertemperatur fast nur durch ihr Verhalten regulieren: So wärmt sich die Zauneidechse in der Sonne auf, bis ihre Körpertemperatur für die Beutejagd ausreicht. Wird es zu heiß, flieht sie in den Schatten, wo sie Wärme abgibt. Diese Methode benötigt fast keine Energie. Homoiotherme Tiere wie der Schäferhund können ebenfalls schattige Plätze aufsuchen. Oder sie kühlen ihren Körper durch Hecheln oder verstärkte Hautdurchblutung. Dafür wird allerdings Stoffwechselenergie benötigt. Homoiotherme Tiere können aktiv Wärmeenergie abgeben, poikilotherme nicht Bezeichnung Stoffwechselaktivität Körpertemperatur Beispiele mit Erläuterung Winterruhe (verlängerter Ruheschlaf) Atmung und Herzschlag verlangsamt gleichbleibend reguliert, aber leicht abgesenkt gleichwarme Tiere, wie zB Eichhörnchen; Unterbrechung der Winterruhe bei gutem Wetter Winterschlaf (tiefer Dauerschlaf) Atmung und Herzschlag stark verlangsamt gleichbleibend reguliert und stark abgesenkt gleichwarme Tiere, wie zB Igel, Feldhamster, Murmeltier, Ziesel, Siebenschläfer; bei Erreichen der Letaltemperatur (zB Igel 2 °C, Hamster 4 °C) erfolgt Weckreiz mit anschließender erhöhter Stoffwechselaktivität, die aber nur kurzfristig aufrechterhalten werden kann. Winterstarre (todesähnliche Starre) Atmung und Herzschlag kaum nachweisbar wie Umgebungstemperatur wechselwarme Tiere, wie zB Fische, Amphibien, Reptilien; die Letaltemperatur vieler Süßwasserfischarten beträgt –1,5 °C, die der Zauneidechse –1,3 °C, die vieler Insekteneier –40 °C. Abb. 4: Gleich- und wechselwarme Tiere überdauern niedrige Temperaturen auf unterschiedliche Weise. Dem Überleben sind Grenzen gesetzt: Unterhalb der Letaltemperaturen (letal = tödlich) sterben die Individuen. Winterstarre, Winterruhe und Winterschlaf sind unterschiedliche Reaktionen auf sehr kalte Temperaturen 1 W Recherchiere, wie und wo der Zitronenfalter in Österreich überwintert. Schreibe einen kurzen Text zu diesem Schmetterling, in dem du dies erklärst. Ergänze den Steckbrief um ein Foto eines überwinternden Zitronenfalters. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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