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28.12.2017 - ZOOLOGIE

Leben im Energiesparmodus

Der Winterschlaf - wenn der koerpereigene Thermostat heruntergedreht wird

von Josef Tutsch

 
 

Winterschlafender Primat:
Fettschwanzmaki aus
Madagaskar - Bild:
Adam Britt/Wikipedia

Science-fiction-Filme wie Ridley Scotts „Alien“ haben es vorgemacht: Dass die Entfernungen im Weltraum sich nach vielen Lichtjahren bemessen, stellt die Menschheit nicht vor unüberwindliche Schwierigkeiten. Auch innerhalb der begrenzten Lebenszeit, die uns gegeben ist, sind Reisen zu den Sternen möglich – wenn man nämlich die Astronauten in einen Kälteschlaf versetzt. Dann würden sie viel langsamer altern.

Inzwischen soll bei der NASA überlegt werden, ob sich dergleichen nicht tatsächlich bei Reisen zum Mars einsetzen ließe. Voller Neid blicken wir da zum Beispiel auf die Fledermäuse. Wenn ihr Organismus auf den „Torpor“, den Winterschlaf, umgestellt ist, senken sich ihre „Energiekosten“ um etwa 99 Prozent, berichtet die Frankfurter Biologin Lisa Warnecke. Sie „schlummern im Energiesparmodus durch den Winter“.

Warnecke hat den Winterschlaf bei den verschiedensten Tierarten untersucht, bei den Igeln in Mitteleuropa und den Fledertieren der kanadischen Prärie, bei den Lemuren auf Madagaskar und den Schnabeligeln Australiens. Dabei ist der Ausdruck „Winterschlaf“, betont Warnecke, denkbar irreführend: „Erstens schlafen Tiere während dieser Zeit gar nicht, und zweitens muss der sogenannte Winterschlaf nicht zwingend im Winter liegen.“

Torpor, definieren die Biologen, „ist eine kontrollierte Absenkung von körpererhaltenden Funktionen wie Stoffwechsel, Körpertemperatur und Herzschlag“. Entscheidend ist, dass dieser Zustand vom Tier selbst kontrolliert wird: „Ein Igel zum Beispiel tritt aus eigener Kraft in den Torporzustand und verlässt ihn auch wieder aus eigener Kraft, unabhängig von der aktuellen Umgebungstemperatur.“ Dazu sind nur Säugetiere und Vögel in der Lage. Was bei Reptilien, Amphibien und Insekten „Winterschlaf“ genannt wird, ist ein völlig anderes Phänomen. Etwa Schlangen werden schlicht durch eine niedrige Umgebungstemperatur an Bewegungen gehindert.

Um ihre Unabhängigkeit von einer kalten Umgebung aufrechtzuerhalten, benötigen Vögel und Säugetiere jedoch eine konstante Energiezufuhr – oder eben, wenigstens vorübergehend, die Fähigkeit, ihren Energiebedarf zu reduzieren. Die „Winterschläfer“, erläutert Warnecke, haben zwei verschiedene Strategien entwickelt, um dieses „Leben auf Sparflamme“ unbeschadet zu überstehen. Zum Beispiel Igel und Fledermäuse fressen sich im Herbst Fettreserven an, mit denen sie bis zum Frühjahr auskommen. Andere, etwa Feldhamster, legen Vorratskammern an, aus denen sie fressen können, wenn sie zwischendurch aufwachen.

Igel - Bild: Gibe/Wikipedia


Kaum glaublich, dass sich dieser Winterschlaf unbemerkt vor unserer Haustür vollzieht. Igel haben sich bestens an das Stadtleben angepasst, auch wenn Warnecke auf ihren Streifzügen durch die Großstadtparks von nächtlichen Spaziergängern immer wieder zu hören bekommt: „Igel? Hier? Da können sie lange suchen, haben wir hier noch nie gesehen.“ Einmal, erzählt Warnecke, konnte sie eine freilebende Igelin ertappen, während die ihr „körpereigenes Thermostat“ sozusagen gerade herunterdrehte, von den „normalen“ 35 Grad Celsius auf etwa 5 Grad. Für eine Absenkung von 2 Grad benötigte sie etwa eine Stunde.

Es gibt sogar zwei Kleinsäuger, schreibt Warnecke, die auf unter Null Grad kühlen: das Arktische Ziesel und die einheimische Haselmaus. Experimente haben gezeigt, dass der Beginn des Winterschlafs nicht nur durch die sinkenden Temperaturen hervorgerufen wird. Viele Arten beobachten sehr genau die abnehmende Tageslänge, ganz als ob sie einen Kalender zur Verfügung hätten.

Für Erdregionen wie Australien, wo die Jahreszeiten viel weniger ausgebildet sind, hat sich die Natur etwas anderes einfallen lassen. Einige Beutelmausarten legen sich nur des Nachts zum „Winterschlaf“ nieder, am Vormittag wärmen sie sich wieder auf ihre „normale“ Körpertemperatur auf. Auch manche Zwerghamster und Spitzmäuse beherrschen die Kunst des „Tagestopors“. Sie legen gelegentlich, je nach Umweltbedingungen, einen Torportag ein. Das  „erlaubt eine sehr spontane und flexible Antwort auf kurzfristige Nahrungsengpässe“.

Auch Schwarz- und Braunbären, widerspricht Warnecke einer gängigen Meinung, sind „echte Winterschläfer“. „Sie reduzieren ihren Stoffwechsel um bis zu 75 Prozent“, „drei bis sechs Monate lang nehmen sie keine Nahrung und kein Wasser zu sich und scheiden auch keine Abfallprodukte aus.“ Ausgerechnet die Eisbären halten dagegen keinen Winterschlaf. Da sie im Sommer kaum Gelegenheit zum Jagen finden, sind sie darauf angewiesen, im Winter zu fressen.

Anders als oft angenommen, „schlafen“ die Winterschläfer übrigens nicht bis zum Frühjahr durch, sie legen immer wieder „Aufwärmphasen“ ein, in denen sie Stoffwechsel, Körpertemperatur und Herzschlag vorübergehend normalisieren. Bei den Großstadtigeln, ergaben Warneckes Untersuchungen, treten diese Phasen etwa alle zehn Tage ein, bei Fledermäusen alle 14 Tage. Dazu wird sehr viel Energie aufgewandt. Warnecke konnte zeigen, dass Fledermäuse, die an einem Pilzbefall krankten, sich viel öfter aufwärmten, mit dem Ergebnis, dass sie am Ende des Winters verhungert waren. Durch ihr „gestörtes Winterschlafmuster“ hatten sie ihre Fettreserven vorzeitig verbraucht.

Fledermaus - Bild: Magne Flåten/Wikipedia


Alles in allem muss der Winterschlaf für das Überleben von Arten jedoch Vorteile haben, sonst hätte ihn die Evolution nicht immer wieder „erfunden“. Eine Statistik zum Aussterben von Säugetierarten in den letzten Jahrhunderten hat gezeigt, berichtet Warnecke, dass „torpide“ Tiere bessere Chancen haben. Die Forscherin vermutet, dass die Fähigkeit zum Winterschlaf den frühen Säugetieren vor 65 Millionen Jahren dazu verhalf, jene Katastrophe zu überstehen, der die Dinosaurier zum Opfer fielen.

Es gibt den Winterschlaf sogar bei einigen Primaten, nämlich bei Lemuren auf Madagaskar. Aber beim Menschen und bei den uns näher verwandten Affenarten eben nicht. Liegt da dennoch ein Modell für die Weltraumfahrt? Oder für medizinische Anwendungen, etwa Organtransplantationen? Der Gedanke scheint faszinierend: Eine reduzierte Körpertemperatur könnte den Sauerstoffbedarf des Organismus reduzieren und so Gehirnschäden vorbeugen.

Doch Warnecke bleibt skeptisch. Die Frage, inwieweit ein künstlich herbeigeführter Kälteschlaf beim Menschen dem Torpor oder Winterschlaf nicht bloß äußerlich ähnelt, ist vorläufig offen. Sollte bei zukünftigen Marsreisen da tatsächlich eine Art „Bionik“ praktikabel werden, kämen die Astronauten unendlich müde auf dem Roten Planeten an, vermutet Warnecke. Tiere im „Winterschlaf“ schlafen nämlich nicht, im Gegenteil: Es baut sich ein Schlafdefizit auf. Ist die normale Körpertemperatur wieder erreicht, muss dieses Defizit erst einmal abgebaut werden.


Neu auf dem Büchermarkt:
Lisa Warnecke: Das Geheimnis der Winterschläfer. Reisen in eine verborgene Welt, Verlag C. H. Beck, München 2017, 205 S., ISBN 978-3-406-71328-6, 19,95 €



Mehr im Internet:

Lisa Warnecke: Das Geheimnis der Winterschläfer 
Winterschlaf - Wikipedia 
scienzz artikel Tiere 

 

 

 

 

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