Angepasstheit an KälteGehirne im Winterschlaf

Während des Winterschlafs senkt das Arktische Erdhörnchen seine Körpertemperatur auf Werte unter dem Gefrierpunkt und reduziert seinen Stoffwechsel, um Energie zu sparen. Das wirkt sich auch auf das Gehirn aus. Die meisten synaptischen Verbindungen werden eingeschmolzen und Nervenzellen sterben ab. Ist dieses ein irreversibler Vorgang? Auf diese Frage fanden Forscher verblüffende Antworten.

Das Unterrichtsmaterial zeigt die Angepasstheiten der kleinen Säugetiere an den Winter.

Der arktische Ziesel ist ein Winterschläfer. Die Angepasstheiten der kleinen Säugetiere an den Winter zeigt das Unterrichtsmaterial von Unterricht Biologie. Foto: skeeze; pixabay.com; C00 Creative Commens

|

Das arktische Erdhörnchen ist - wie viele andere kleine Säugetiere auch - Winterschläfer. Nur während der Sommermonate ist es daher aktiv. Während des durchschnittlich achtmonatigen Torpors – eines schlafartigen Erstarrungszustandes, bei dem Stoffwechsel und Energieumsatz auf ein Minimum gesenkt und alle Körperfunktionen „auf Sparflamme“ gehalten werden – sinkt die Körpertemperatur auf bis zu drei Grad unter den Gefrierpunkt. Allerdings dauert eine Torporepisode immer nur zwei bis drei Wochen und wird von Aufwachphasen unterbrochen, in der die Körpertemperatur innerhalb eines Tages auf 35°C ansteigt und dann wieder abfällt. Wissenschaftler machen bei dem arktischen Erdhörnchen eine verblüffende Entdeckung, die als Unterrichtsmaterial im Kontext "Säugetiere" behandelt werden kann.

Was passiert mit dem Gehirn von Säugetieren beim Winterschlaf?

In den Gehirnen von Aktischen Erdhörnchen entdeckten Wissenschaftler während der Wintermonate paarige helikale Filamente, die zu einem temporären Verlust von Nervenzellen und synaptischen Verbindungen führen.

Nicht nur im Frühjahr, sondern in jeder Aufwachphase werden die synaptischen Verbindungen innerhalb von zwei Stunden wiederhergestellt. Während der dazwischen liegenden Torporphasen ist das Tau-Protein in den Nervenzellen hochgradig phosphoryliert, aber aus den paarigen helikalen Filamenten entwickeln sich keine neurofibrillären Bündel. Außerdem wird Tau zu den Aufwachphasen und im Frühjahr wieder dephosphoryliert.


 

Zum Produkt: Säugetiere

Säugetiere bieten vielfältige Themen, um den Biologieunterricht zu bereichern, da sie durch ihre vielfältigen Angepasstheiten den gesamten Planeten erobert haben. Passendes Unterrichtsmaterial finden Sie hier:


Säugetiere

Unterricht Biologie Nr. 445/2019



 

Wieso wachen die Säugetiere während des Winterschlafs kurz auf?

Über die Funktion der regelmäßigen Aufwachphase ist viel spekuliert worden, zumal sie sehr energieintensiv sind und etwa 90% des Energieumsatzes des gesamten Winterschlafs ausmachen. Die Tatsache, dass die Erdhörnchen nach dem Winterschlaf kognitiv beeinträchtigt sind, macht es plausibel, dass die Aufwachphasen erforderlich sind, um den völligen Gedächtnisverlust zu verhindern. Während dieser Stunden können im Gehirn Reperaturarbeiten durchgeführt werden. Die reversible Tau-Phosphorylierung könnte also ein Schutzmechanismus unter den besonderen Bedingungen des Winterschlafs sein.

Unterrichtsmaterial zum Thema "Säugetiere im Winter"

Viele verschiedene Ausgaben von Unterricht Biologie haben sich dem Thema "Angepasstheiten an Kälte" gewidmet. Hier finden Sie eine Auswahl von Unterrichtsmaterial für Säugetiere:

Welchen Einfluss hat der Winterschlaf des Siebenschläfers auf die Gesundheit des Menschen?

Schützt den Siebenschläfer

Wie halten sich Tiere im Winter warm?

Tierische Strategien gegen Kälte: Die 7 besten Modellexperimente

30 % Rabatt für Referendare – und weitere Vorteile
Das rechnet sich!

30 % Rabatt für Referendare – und weitere Vorteile

Als Studierende oder Referendare erhalten Sie 30 % Rabatt auf das Jahres-Abo der Zeitschriften. Zusätzlich erhalten Sie dann als Abonnent weitere Preisermäßigungen für viele Produkte des Verlags.

Mehr erfahren

Newsletter unterricht-biologie.de

Fachnewsletter Unterricht Biologie

Exklusive Goodies  Unterrichtskonzepte
Neues vom Fach  Jederzeit kostenlos kündbar