Taschenlehrbuch Biologie - Evolution - Oekologie

Temperaturen gezielt aufzusuchen. Oberflächenstruktur und Farbe zählen zu den morphologischen Anpassungen, veränderte Ventilation, Muskelzittern, Schwitzen zu den physiologischen Anpassungen ( Zoologie ).
    Statt zwischen Thermoregulierern und Thermokonformern zu unterscheiden, lassen sich die Thermo-Anpassungstypen auch in homoiotherm/poikilotherm oder endotherm/ektotherm einteilen.
    Homoiotherm/poikilotherm: Homoiothermie (gleichwarme Körpertemperatur) wurde unabhängig voneinander bei Vögeln und Säugetieren entwickelt. Vögel regulieren ihre Innentemperatur unabhängig von der Außentemperatur auf 39 °C, Säugetiere dagegen auf 37 °C. Alle anderen Lebewesen sind poikilotherm oder wechselwarm, ihre Körpertemperatur verändert sich parallel zur Außentemperatur. Zwischen Homoiothermie und Poikilothermie existieren jedoch auch Übergänge. So sind manche Poikilotherme in der Lage, ihre Innentemperatur in gewissem Umfang zu regulieren, andererseits gleichen auch manche Homoiotherme ihre Innentemperatur der Außentemperatur an. In der als Wärmeaustauscher arbeitenden Kieme von Haien und Thunfischen kommt das abgekühlte, sauerstoffreiche Blut in Kontakt mit dem erwärmten Blut aus der Muskulatur. Nachtfalter erzeugen mit ihrer Flugmuskulatur Wärme, die durch eine isolierendeHaarschicht in der Thoraxregion gehalten wird. Soziale Bienen können durch Muskelzittern für eine gleichbleibende Temperatur in ihrem Stock sorgen. Säugetiere kalter Regionen ändern ihre Körpertemperatur im Laufe eines Tages, Monats oder Jahres, z. B. während der Winterruhe.
    Endotherm/ektotherm: Alle Stoffwechselreaktionen verlaufen zwar unter Wärmeabgabe, aber nur einige Organismen sind in der Lage, die entstehende Wärme durch Isolation im Körper zu halten und zu nutzen. Alle anderen sind auf Wärmequellen ihrer Umgebung angewiesen. Je nach der Hauptquelle der Körperwärme werden zwei Anpassungstypen unterschieden. Endotherme erhalten ihre Körperwärme größtenteils aus dem eigenen Stoffwechsel. Sie regulieren ihre Körpertemperatur durch kontrollierte Wärmeabgabe und Wärmeaufnahme. Dazu gehören neben den Säugetieren und Vögeln z. B. auch Thunfische, Haie und Nachtfalter. Ektotherme erhalten ihre Körperwärme aus der Umgebung, sie suchen warme Plätze gezielt auf oder setzen eine möglichst große Körperfläche der Sonne aus. Mit den veränderten Körpertemperaturen können die enzymatischen Wirkungsgeschwindigkeiten durch veränderte Enzymkonzentrationen, -aktivitäten oder -arten variiert werden. Je mehr Zeit einem ektothermen Organismus zur Verfügung steht, umso stärker können die biochemischen Grundreaktionen umstrukturiert werden (Abb. 2. 5 ).

    Abb. 2. 5 Atmungsrate bei Ektothermen. Erhöhte Außentemperaturen steigern bei ektothermen Fischen mit der Körpertemperatur auch die Atmungsrate, der Stoffwechsel wird beschleunigt. Vergleicht man Fische aus polaren (antarktisch, arktisch), gemäßigten (Winter, Sommer) und tropischen Klimazonen, weisen alle etwa die gleiche Stoffwechselsteigerung auf, die Kurven verlaufen weitgehend parallel. Bei einer Temperatur von z. B. 10 °C ist die Atmungsrate kälteangepasster Arten jedoch höher als die wärmeangepasster Arten. (Nach Brett, 1971.)
    Endothermie erfordert einen erheblichen Energieaufwand insbesondere bei kälteren Temperaturen. Dadurch, dass die Oberfläche von Organismen mit der zweiten, das Volumen jedoch mit der dritten Potenz wächst, verringert sich der Energieverlust mit der Größe von Organismen. Insbesondere kleine endotherme Tiere stehen damit vor dem Problem, den enormen Wärmeverlust ausgleichen zu müssen, der über ihre vergleichsweise große Oberfläche erfolgt.

    Abb. 2. 6 Sauerstoffverbrauch von Endothermen in Abhängigkeit der Körpergröße. Zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur müssen kleine Endotherme wesentlich mehr Energie aufwenden als große.
    Dies gelingt nur über eine starke Erhöhung des Stoffwechsels (Abb. 2. 6 ). Der Größe von Säugern und Vögeln sind damit nach unten Grenzen gesetzt. Zu den kleinsten Säugern zählen Spitzmäuse und Fledermäuse, die extrem hohe Mengen an Beute fangen müssen, um ihren Wärmeverlust zu kompensieren. Kolibris, die zu den kleinsten Vögeln zählen, können nur durch die Aufnahme sehr großer Nektarmengen überleben. Große endotherme Organismen stehen dagegen eher vor dem Problem, Wärme über die Oberfläche abgeben zu müssen. Vor allem bei körperlicher Anstrengung droht ihnen innere