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Verschiedene Reaktionsmöglichkeiten auf Temperaturänderungen
Zu den Warmblütern rechnen wir alle jene Tiere, die sich durch stets mehr oder weniger gleich hohe Eigentemperaturen auszeichnen, also die Säugetiere und die Vögel. Im Gegensatz dazu passen die wechselwarmen Tiere ihre Körpertemperatur in gewissen Grenzen den jeweiligen Aussentemperaturen an. Zu diesen Tieren gehören alle Wirbellosen und von den Wirbeltieren die Fische, Amphibien und Reptilien.
Eine Reihe von Säugetieren, denen während der kalten Jahreszeit nicht mehr genügend Nahrung zur Verfügung steht, hat die erstaunliche Fähigkeit entwickelt, alle lebenswichtigen Vorgänge im Körper auf Sparschaltung zu stellen und in einen tiefen Schlaf zu fallen. Das wichtigste Merkmal ist das Absinken der Körpertemperatur auf meist wenige Grade über dem Nullpunkt. Das wärmeregulierende Zentrum im Gehirn wird dazu vorübergehend ausgeschaltet.
Zu den Winterschläfern gehören vor allem stammesgeschichtlich ältere Säugetiere wie der Igel, die Fledermäuse, das Murmeltier, der Siebenschläfer, die Haselmaus und andere mehr. Man zählt sie zu den niederen Warmblütern, währenddem beispielsweise fast alle Raubtiere zu den höheren Warmblütern gehören und keinen Winterschlaf kennen.
Alle Warmblüter verhalten sich bei sinkenden Temperaturen zunächst gleich. Sie atmen schneller, verbrauchen mehr Nährstoffe und bewegen sich kräftiger und schneller. In unseren modernen Häusern arbeiten die Ölbrenner bei Kälteeinbrüchen in ähnlicher Weise, ebenso automatisch wie die Warmblüter. Nicht alle Säugetiere sind in der Lage, der Abkühlung über längere Zeit zu trotzen und andauernd aufzuheizen. So erstarren zum Beispiel viele anfänglich noch quicklebendige Mäuse, Spitzmäuse und Maulwürfe schon nach wenigen kalten Nachtstunden in ihren Fallen, weil sie ohne neue Nährstoffe nicht mehr fähig sind, ihre Körpertemperatur zu halten. Der Kältetod tritt ein, denn schon bei einer Körpertemperatur von 20° wird das Atemzentrum gelähmt. Diese Tatsache müssen auch die Ärzte berücksichtigen, wenn sie vor einer schwierigen Operation den menschlichen Körper so stark abkühlen, dass sich alle Lebensfunktionen verlangsamen. Das Atemzentrum, ein wichtiger Teil des Gehirns, muss, wenn auch stark reduziert, weiterarbeiten.
Umschaltung der Wärmeregulation
Der Winterschläfer kann seine Wärmeregulation umschalten und damit die Körpertemperatur auf fast null Grad absinken lassen. Er passt sie der Umgebungstemperatur an, verfällt in tiefen Schlaf und kann so enorm Nährstoffe sparen. Allerdings darf sich auch sein Körper nicht unter den Gefrierpunkt abkühlen. Dies würde auch bei ihm unweigerlich zum Tode führen. Beim Erreichen der Minimaltemperatur, die im allgemeinen zwischen null und fünf Grad liegt, wird die Wärmeregulation wieder automatisch eingeschaltet; das noch schlafende Tier setzt seine «Heizung» wieder auf eine höhere Stufe und erwacht allmählich. Die Heizungstechniker haben diese Einrichtung kopiert: Ein Thermostat in der Wohnung reagiert auf das Absinken der Zimmertemperatur unter beispielsweise 20 Grad und bewirkt das Einschalten des Ölbrenners.
Für die Igel gelten folgende kritische Körpertemperaturen: Unter 14.5 Grad tritt fester Winterschlaf ein und bei 1 Grad über dem Nullpunkt erwachen sie wieder, damit sie nicht erfrieren. Bei den Fledermäusen liegen die kritischen Temperaturen bei 10 beziehungsweise 2 Grad.
Der Winterschlaf wird vorbereitet
Schon lange vor dem Winterkälteeinbruch treffen die meisten Winterschläfer Vorbereitungen für ein sicheres Überstehen der kalten Jahreszeit. Sie zeigen damit die innere Bereitschaft für den Winterschlaf. Das Murmeltier wandert aus den höheren Gebirgslagen an tiefer gelegene Stellen, wo es seinen Winter-bau hat. Dieser besteht aus einer langen Röhre, die schräg nach unten in einen geräumigen, mit Heu ausgepolsterten Kessel führt. Darin legen sich meistens ganze Familien mit zehn und mehr Mitgliedern für den langen Schlaf zurecht, nachdem sie die Zugangsröhre sorgfältig mit steiniger Erde verrammelt haben.
Der Igel macht hingegen keine grossen Umstände. Sein Winternest gleicht einem Sommernest und liegt oberflächlich in einem Laub- oder Komposthaufen oder im Schutze einer dicht verwachsenen Hecke. Er polstert seine Schlafstätte nur wenig. Ab und zu finden sich an der gleichen Stelle auch mehrere Igel ein, die aber nicht so eng beieinander liegen wie die Murmeltiere.
Die Fledermäuse begnügen sich mit Ritzen und Spalten einer Höhle, aber auch ältere Bauten mit ruhigen Kellern, Türmen oder einem vernachlässigten Estrich sind gut genug. Hier hangen sie dann Winter für Winter an den gleichen Stellen, indem sie sich mit den Krallen der Hinterfüsse festhaken.
Siebenschläfer und Haselmäuse überwintern in Baumhöhlen, lockerem Mauer-werk oder unter grossen Steinen. Der Siebenschläfer ist auch in der Lage, sich tief in den Boden einzugraben und sich so vor allzu grosser Kälte zu schützen, währenddem die Haselmaus dieser Gefahr mit dem Anlegen eines äusserst sorgfältig abgedichteten Winternestes zu begegnen sucht. Beide rollen sich kugelartig ein, pressen die Vorderpfoten ans Gesicht und legen den Schwanz dazwischen über den Kopf.
Die Lebensvorgänge während des Winterschlafes
Wir wissen, dass sich die Lebensvorgänge in dem Masse vermindern, wie die Körpertemperatur sinkt. Eine Temperaturabnahme um 10 Grad bewirkt eine Reduktion auf die Hälfte, eine solche um 20 Grad eine solche auf einen Viertel usw. Im Winterschlaf brennt das Leben auf kleinster Sparflamme. Der Igel macht pro Minute noch einen Atemzug (im Wachzustand: 50 pro Minute, im Tagesschlaf noch 20 pro Minute). Die Tätigkeit des Grosshirns erlischt und die grossen Nervenstränge werden abgeschaltet. Die Augen sind verschlossen, und auch das Gehör nimmt keine Geräusche mehr wahr. Nur ein Reiz weckt den Winterschläfer: Die kritische Kältestufe von etwa 4 Grad wird registriert und ins Gehirn weitergeleitet.
Zur Erhaltung des kleinen Lebensfunkens reichen die im Körper aufgespeicherten Fettvorräte aus. Das Reservefett wird während der warmen Jahreszeit unter der Haut in einer sehr dicken Schicht abgelagert, ausserdem zwischen den Eingeweiden.
Die meisten Winterschläfer kennen keinen durchgehenden Schlaf. So unterbricht ihn das Murmeltier etwa alle drei bis vier Wochen, in den gut fünf Monaten also sechsmal. An jedem dieser sechs Wachtage verliert es ungefähr ebensoviel Gewicht wie in den Tagen einer vierwöchigen Schlafperiode zusammen. Das Aufheizen des Körpers und das Erwachen brauchen eben sehr viel Energie. Der Hamster hat nur sehr kurze Schlafzeiten. Er wacht alle fünf Tage auf und benötigt darum viele Reservestoffe. Er legt vor der Winterschlafperiode recht zahlreiche Vorräte an, denn seine Fettreserven würden allein den Bedarf nie decken. Auch der Igel erwacht bisweilen für einige Stunden und sucht vielleicht nach Nahrung, weil seine Fettvorräte nicht ausreichen, wenn er mehrmals aufheizen muss. Wenn wir im Winter einen umherstreunenden Igel finden, müssen wir ihn füttern, wenn er die nächste Schlafperiode überstehen soll.
Über das Halten und Pflegen von Winterschläfern
Es ist ohne weiteres möglich, Hamster, Haselmäuse, Siebenschläfer und Igel über den Winter wach zu halten, wenn wir den Tieren einen geheizten Raum zur Verfügung stellen und wenn wir sie wie im Sommerhalbjahr füttern. Der Winterschlaf ist ja nur nötig, wenn sie durch den Nahrungsmangel und durch die grossen «Unkosten für die Heizung» gezwungen werden, ihre Lebensvorgänge auf das lebensnotwendige Minimum zu reduzieren. Bestimmten Untersuchungen zufolge soll allerdings die Lebenserwartung derjenigen Winterschläfer, die man mehr als einen Winter über wach hält, etwas kleiner sein.
|Zustand des Murmeltieres||Temperatur||Atemfrequenz||Herzfrequenz|
|wach||34–39°||25–30 Züge/min||80 Schläge/min|
|im Winterschlaf||um 3°||1 Zug/5 min||4–5 Schläge/min|
|aus dem Winterschlaf erwachend||steigt bis auf 37°||steigt bis auf 67 Züge/min||steigt bis über 200 Schläge/min|
Verlauf der Körpertemperatur bei verschiedenen Tiergruppen, wenn die Umgebungstemperatur abnimmt
Sinkt die Umgebungstemperatur, so sinkt auch die Körpertemperatur der wechselwarmen Tiere. Die Warmblüter aber heizen ihren Körper auf:
- Vögel halten ihre Körpertemperatur auf etwa 42°.
- Säuger ohne Winterschlaf halten ihre Körpertemperatur auf etwa 37°. Einzelne können bei tiefen Umgebungstemperaturen in Schwierigkeiten geraten und erleiden dann unter Umständen den Kältetod.
- Winterschläfer schalten bei einer Aussentemperatur von unter 20° ihre Wärmeregulation um, fallen in einen tiefen Schlaf und sparen so Nährstoffe. Sinkt ihre Körpertemperatur unter 4°, erwachen sie automatisch.