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Heiß und kalt: Leben unter Extrembedingungen

Minus fünf Grad Celsius. Allein der Gedanke daran lässt uns frösteln. Doch manche Tiere lassen sogar minus 40 Grad Celsius mit eisigen Stürmen völlig kalt: Pinguine zum Beispiel. Egal ob eiskalt oder glühend heiß, das Leben fand jede Menge Tricks zum Überleben.

Pinguine sind enorm kältetolerant
Pinguine sind enorm kältetolerant

Überlebenskünstler im Frack

Pinguine leben in den kalten Polargebieten der Antarktis und an den Südspitzen von Australien, Südamerika und Südafrika. Eiskalte Meeresströmungen laden dort sicher nicht gerade zum Baden ein. Aber Pinguine lieben die Kälte geradezu, weil ihre Körpertemperatur mit 39 Grad Celsius stets sehr hoch ist. Die Natur hat sich einige Kniffe einfallen lassen, damit Pinguine ihre hohe Temperatur auch in noch so kalten Gegenden halten können.

Kaum ein anderer Vogel hat ein so dichtes Gefieder wie der Pinguin. Die Federn sind zum Schutz vor kaltem Wasser wie Dachziegel angeordnet. Die feinen Daunen darunter enthalten unzählige Luftblasen, die vor Kälte isolieren. Denn Luft ist ein schlechter Wärmeleiter - wir kennen das Prinzip von doppelt verglasten Fenstern. Unter dem wärmenden Frack haben die watschelnden Vögel eine zusätzlich wärmende Fettschicht.

Aber vielleicht haben Pinguine ja kalte Füße? Stehen sie doch in der Antarktis oft auf Schnee und blankem Eis. Weit gefehlt. Das Blut der Vögel wird abgekühlt, bevor es in die Füße gelangt, so dass keine Wärme verloren geht und die Füße immer Umgebungstemperatur besitzen. Wenn das Blut gut gekühlt wieder zurück fließt, muss es durch zahlreiche Blutgefäße hindurch und wird somit wieder aufgeheizt.

Der Waldfrosch (Rana sylvatica) übersteht selbst das Einfrieren
Der Waldfrosch (Rana sylvatica) übersteht selbst das Einfrieren

Frostschutzmittel im Blut

Pinguine sind hart im Nehmen. Doch es gibt ein Tier, dessen Überlebensstrategie gegen Kälte sogar Experten staunen lässt: den Nordamerikanischen Waldfrosch, wissenschaftlicher Name Rana silvatica. Er kann das, wovon viele Menschen träumen: tief gefroren auf einen Neuanfang warten. Wasser dehnt sich beim Gefrieren aus - ließe sich ein Mensch für bessere Zeiten einfrieren, würden die scharfen Eiskristalle seine Zellwände irreparabel beschädigen.

Der Überlebenstrick des Frosches: Zucker. Im Spätherbst beginnt die Leber des kleinen Frosches mit der Produktion von Zucker. Dadurch steigt der Blutzuckerspiegel bis zum Winter auf das bis zu 250-fache des natürlichen Wertes an. Die Körperzellen bleiben dadurch auch bei größeren Minusgraden intakt - ein perfektes Frostschutzmittel. Man kann den Waldfrosch regelrecht einfrieren. Wird er wieder aufgetaut, hüpft er munter von dannen.

Der Trick mit den Kristallisationskernen

Sehr kleine Mengen an reinem Wasser erstarren erst bei Temperaturen weit unter Null Grad Celsius, weil die Entstehung von Eis an so genannte Kristallisationskerne, wie beispielsweise Staubpartikel, gebunden ist. In geringen Wassermengen oder sehr reinem Wasser fehlen diese Kerne. Daher entstehen auch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt keine Eiskristalle.

Dieses Phänomen macht sich unsere heimische Getreideblattlaus (Sitobion avenae) zu Nutze. Sie übersteht ohne zu erfrieren Temperaturen von bis zu minus 23 Grad - ganz ohne Frostschutzmittel. Und: Ihre Nahrung aus Pflanzensaft enthält kaum Kristallisationskerne. Andere Insekten entleeren vor der Winterruhe ihren Darm und hören auf zu fressen. Dadurch entfernen sie, wie zum Beispiel der Marienkäfer, die dort vorhandenen Kristallisationskerne.

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Dr. Alexander Stahr
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