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Tiere im Winter

Überleben in eisiger Kälte

Verschiedene Anpassungen erlauben es Tieren, die kalte Jahreszeit zu überstehen. Manche Arten behelfen sich mit körpereigenen Frostschutzmitteln, andere sind Meister darin, die Wärmeabstrahlung zu verringern.

    Bei klirrender Kälte, umgeben von Schnee, ist ein gelber Schmetterling an einem kleinen Zweig hängend zu sehen. Der Zitronenfalter ist nicht etwa erfroren, obschon sich einige Schneekristalle an seinem Körper zeigen. Das zarte Tier bringt es als einziger heimischer Tagfalter fertig, im ausgewachsenen Stadium zu überwintern. Dazu muss es nicht einmal einen vor der Witterung geschützten Unterschlupf aufsuchen, wie dies verschiedene andere Insekten tun. Wie könnte es denn seine grossen Flügel unbeschadet in einen hohlen Pflanzenstängel oder in ein Erdloch mitführen?
    Insekten kühlen im Gegensatz zu grösseren Tieren sehr rasch aus, wenn die Umgebungstemperatur sinkt. Es wäre also undenkbar, dass der Falter eine genügend hohe Körpertemperatur aufrecht erhalten könnte, um nicht zu gefrieren. Seine Körperzellen bleiben dadurch vor Erfrierungsschäden geschützt, dass sie eine Art Frostschutzmittel beinhalten. Zellinhaltsstoffe wie Glycerin werden unter anderem durch Wasserausscheidung so stark konzentriert, dass der Gefrierpunkt der Körperflüssigkeit auf etwa minus 20 Grad C sinkt.
    Die Strategie, sich durch Frostschutzmittel vor dem Gefrieren zu schützen, teilen die robusten Zitronenfalter mit etlichen anderen Insekten und weiteren Tieren, die in grosser Kälte überdauern müssen. Antarktische Fische haben spezielle Antifrost-Proteine im Blut, die das Gefrieren verhindern. Diese Proteine binden sich an kleine Eiskristalle und verhindern so deren Wachstum. Für die Tiere würden die Eiskristalle sonst sehr gefährlich, denn diese verursachen irreparable Schäden, wenn sie die Membranen der einzelnen Körperzellen durchstossen.


Extreme der Kältetoleranz

      Mindestens ein Tier gibt es, welches das Gefrieren überlebt: den Wurm Panagrolaimus davidi. Dieser antarktische Nematode lebt unter wahrlich extremen Bedingungen zwischen Moosen und Algen an einer antarktischen Küste, die im Jahresverlauf zeitweise eis- und schneefrei ist. Flüssiges Wasser und lebensfreundliche Temperaturen sind in seinem Lebensraum nur zeitweise gegeben. Der Wurm kann das komplette Austrocknen seines Körpers ebenso überleben wie das komplette Gefrieren, um bei besseren Verhältnissen wieder zum Leben zu erwachen. Wie es scheint, kommen dabei verschiedene Schutzmechanismen zum Zuge.
      Ein paar wenige Tierarten wie einige Frösche und Schildkröten ertragen das Gefrieren von Körperflüssigkeiten ausserhalb ihrer Körperzellen, wobei die Zellmembranen weitestgehend geschützt bleiben. Auf diese Weise überdauert der nordamerikanische Waldfrosch, ein besonders kältetoleranter Verwandter des heimischen Grasfrosches, den nordischen Winter.
      Wenn die Temperaturen unter den Gefrierpunkt sinken, lagern die lebenswichtigen Körperzellen des Waldfrosches mehr Glukose ein, die als Frostschutzmittel wirkt. Etwa ein Drittel der restlichen Körperflüssigkeit gefriert zu Eis, und die nun blutleeren Organe stellen ihre Tätigkeit ein. Herzschlag und Atmung setzen aus, bis der Frosch im nächsten Frühjahr wieder auftaut. Diese äusserst extreme Überlebensstrategie ermöglicht dem auch als „Eisfrosch“ bekannten Tier eine nördliche Verbreitung bis über Alaska. Die einheimischen Grasfrösche indes finden frostfreie Unterschlupfe in Erdlöchern oder am Grund von Gewässern, wo sie zwar eisfrei, doch in einer Winterstarre bei sehr stark gedrosseltem Stoffwechsel überdauern.


Kalte Füsse, kein Problem

      Auch die Füsse von Pinguinen, Enten und anderen nordischen Seevögeln, die eisigem Wasser ausgesetzt sind, weisen einen natürlichen Kälteschutz auf. Sie werden in der Kälte nie so klamm und ungeschickt, wie es menschlichen Fingern in kalter Umgebung schnell einmal passiert. Der Unterschied liegt darin, dass die Zellmembranen der kälteangepassten Vogelfüsse einen besonders hohen Anteil an ungesättigten Fetten aufweisen. Die menschlichen Zellmembranen weisen mehr gesättigte Fette auf, und diese werden bei niedriger Temperatur fest, wodurch sie ihre Geschmeidigkeit verlieren. Nerven und Muskeln unserer Finger verlieren deshalb schon unter etwa acht Grad C ihre Funktionsfähigkeit.
      Dadurch, dass ihre Füsse so kalt werden „dürfen“, verringert sich der Wärmeverlust für die Enten, die im Winter oftmals erstaunlich lange auf gefrorenen Wasserflächen ruhen. Sie strahlen weniger Wärme an die Umgebung ab, als dies bei warmen Füssen der Fall wäre. Dabei bleibt ihr Blut im Körper, der durch das Federkleid bestens isoliert ist, durchaus warm und sinkt nur in den Füssen fast auf den Gefrierpunkt herab. Die Arterien und Venen sind in den Füssen der Vögel eng miteinander verflochten, sodass sie wie ein Wärmetauscher wirken. Das vom Körper her kommende Blut wird gekühlt, das zurückfliessende angewärmt.


Wärme bestmöglich halten

    Es gibt viele Strategien, den kalten Winter zu überstehen. Ein dichter Pelz, eine mächtige Fettschicht unter der Haut und energiesparsames Verhalten hilft manchen Säugetieren, Wärme zu bewahren. Einige Tiere tun sich in gemeinschaftlichen Unterschlupfen mit Artgenossen zusammen, die sich gegenseitig warm halten. Die als ganzes Volk überwinternden Honigbienen bilden eine dichte Wintertraube, und schaffen es durch Muskelzittern, deren Aussenrand nicht unter 10 Grad C sinken zu lassen. Zugvögel und manche Fluginsekten wie der Distelfalter weichen in den Süden aus. Und einige Spitzmäuse können buchstäblich ein wenig schrumpfen, um ihren ständig hohen Energiebedarf im Winter zu drosseln.

 

Publiziert in: Tierreport Nr. 4/2013

© E. Wullschleger Schättin

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