Angepasstheit an KälteTierische Strategien gegen Kälte: Die 7 besten Modellexperimente

Der Winter ist nicht nur ungemütlich, seine Kälte kann auch lebensbedrohlich werden. Wie sich Tiere auch bei eisigen Temperaturen warm halten und auf diese Weise sogar in ganzjährig kalten Polargebieten überleben können, zeigen zahlreiche Strategien und Tricks.

Fuchs im Schnee

Das Winterfell hält Füchse auch bei kalten Temperaturen schön warm. Foto: Pexels, pixabay.com, CC0 Creative Commens

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Der Winter ist kalt und lebensfeindlich

Die Tage werden kürzer, das Licht nimmt ab und der Wind weht kalt über die vereiste Schneelandschaft. Im Winter kann es bei mitunter extremen Minusgraden schnell ungemütlich werden. Sinkt die Körpertemperatur dabei zu stark ab, bilden sich in den Körperflüssigkeiten Eiskristalle. Diese können die Organe dauerhaft schädigen und letztendlich zum Tod führen. Ein kalter Winter ist daher eine sehr lebensbedrohliche Jahreszeit! Wer nicht die Möglichkeit hat, sich in ein beheiztes Heim zurückzuziehen, braucht daher Strategien, die das Überleben sichern. In der Tierwelt finden sich dazu viele faszinierende Beispiele.

Wie halten Fell und Gefieder warm?

Im Winter schützen sich Tiere, wie Füchse und Hasen, durch ein dichtes Winterfell vor der jahreszeitlichen Kälte. Neben langen Grannenhaaren besteht es aus vielen gekräuselten Wollhaaren, in denen sich eine Luftschicht bildet. Da Luft Wärme schlecht weiterleitet, wirkt sie im Fell isolierend und schützt die Tiere so vor dem Auskühlen. Bei Vögeln bildet sich solch eine Luftschicht in den weichen Daunen des Federkleids. Ein regelmäßiges Aufplustern hilft die Daunen aufzulockern und so die Wärme isolierende Luftschicht zu vergrößern. Im Reagenzglas können Schülerinnen und Schüler den isolierenden Effekt von Winterfell und Gefieder selbst entdecken.

Warum kuscheln sich Murmeltiere im Bau eng zusammen?

Manche Tiere begeben sich in der kalten Jahreszeit in eine Ruhephase. So halten Murmeltiere im Familienverband einen Winterschlaf von fast sechs Monaten. Während dieser Zeit kuscheln sie sich eng zusammen. Die empfindlichen Jungtiere liegen mit ihrer Mutter stets in der warmen Mitte der Gruppe, während adulte Verwandte ohne Nachwuchs am Rand schlafen. Den wärmenden Effekt einer Gruppe kann den Schülerinnen und Schüler schon mit Reagenzglas, Watte und Thermometer anschaulich gemacht werden.

Wieso frieren Entenfüße auf Eis nicht fest?

Obwohl Enten auch im Winter eine Körpertemperatur von etwa 40 °C haben, sind ihre Füße eisig kalt. Kalte Füße haben für sie zwei entscheidende Vorteile. Zum einen geht durch sie nur wenig Wärme an den kalten Boden verloren. Zum anderen laufen die Enten so keine Gefahr, das Eis auf dem Ententeich anzutauen und so unter Umständen festzufrieren. Das enorme Temperaturgefälle von der warmen Körpermitte zu den eisige Füßen wird durch einen Gegenstrom-Wärmeaustausch aufrechterhalten. Die warmblütigen Arterien aus dem Körper liegen ganz nah an den kaltblütigen Venen aus den Füßen. Durch die Nähe wird das venöse Blut auf dem Weg in die Körpermitte stets aufgewärmt und das arterielle Blut auf dem Weg in die Füße abgekühlt. Mit Kupferrohren und Marmeladengläsern lässt sich dieser Wärmetauschprinzip leicht im Schullabor demonstrieren.

Kurz oder lang? Groß oder klein? – was ist für Kältezonen besser?

Bei einer großen Körperoberfläche geht viel Wärme verloren. Der Allenschen Regel zur Folge sind die Körperanhänge vieler Arten der Polargebiete daher kürzer als bei ihren Verwandten wärmerer Klimazonen. Dies zeigt sich zum Beispiel im Vergleich der Ohrmuscheln von Schnee- zu Feld- und Eselhase. Der Wärmeverlust einer großen Körperoberfläche kann auch durch ein enormes Körpervolumen relativiert werden. Dies spiegelt sich in der Bergmannsche Regel wider. So sind die Kaiserpinguine in der Antarktis wesentlich größer als ihre kleinwüchsigen Verwandten auf den Galápagos-Inseln. Diese Unterschiede zwischen den Arten zeigen eine deutliche Angepasstheit an den Lebensraum. Schülerinnen und Schüler können sie anhand von Einmalhandschuh und Marmeladenglas selbst erforschen.

Warum haben Eisbären eine dunkle Haut?

Langes dichtes Fell, kleine Ohren und ein großes Körpervolumen – bei Eisbären kommen gleich mehrere Strategien zum Tragen, die sie vor Wärmeverlust schützen. Auch ihre schwarze Hautfarbe unterstützt sie dabei. Die dunkle Färbung nimmt die thermische Energie der Sonnenstrahlen am besten auf und der wärmt den Eisbären zusätzlich. Bei diesem Beispiel lernen Schülerinnen und Schüler, dass Schokoküsse nicht nur lecker sind, sondern auch experimentell genutzt werden können.

Genau Beschreibungen und Anleitung zu den hier vorgestellten Modellexperimente finden Sie in unserem Heft "Forschend lernen: Low Cost".

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