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Transkript Wärmeregulation bei Wirbeltieren

Wärmehaushalt von Lebewesen

Hallo! In diesem Video geht es um den Wärmehaushalt von Lebewesen. In kleinen Versuchen wollen wir herausfinden, was Wärmeübertragung ist, wie der Wärmeverlust von der Körpergröße abhängt und was es mit der Körperbedeckung auf sich hat. Denn warum haben fast alle Säugetiere ein Fell oder eine Fettschicht und alle Vögel Federn - wohingegen Fische, Lurche und Reptilien auch ohne Fell oder Federn auskommen? In diesem Video erfährst du die Antworten.

Damit unser Körper nicht auskühlt ziehen wir uns an - je kälter die Jahreszeit, desto wärmere Kleidung tragen wir. Unsere Kleidung verhindert das Auskühlen unseres Körpers.

In einem kleinen Versuch wollen wir nachweisen, dass Wärme übertragen wird. Dieses Reagenzglas mit kochend heißem Wasser ist in dieser Thermoskanne umgeben von kühlem Leitungswasser. Je ein Thermometer misst die Temperatur in Thermoskanne bzw. Reagenzglas. Während die Anfangswerte bei 20 Grad bzw. 80 Grad liegen, zeigt sich schon nach wenigen Minuten, dass die Temperatur im Reagenzglas langsam sinkt, die in der Thermoskanne dafür etwas ansteigt. Wärme wird also an die Umgebung abgegeben.

Die nächste Frage lautet: Hängt das Maß, mit dem Wärme an die Umgebung abgegeben wird, von der Größe des Objekts - zb des Tiers - ab? Zwei Rundkolben an Stativen sollen zwei unterschiedlich große Tiere darstellen. Beide Kolben sind mit heißem Wasser gefüllt, zwei Thermometer zeigen die Temperaturen an - der Anfangswert ist bei beiden gleich und beträgt 40 Grad.

Wenn man nun die Entwicklung der Temperaturen im Laufe der Zeit verfolgt, wird man feststellen, dass das Wasser im größeren Kolben langsamer abkühlt. Große Tiere verlieren also langsamer Wärme. Der Grund dafür ist, dass große Tiere eine kleinere relative Oberfläche haben. D.h. dass ihre Körperoberfläche im Verhältnis zu ihrem Körpervolumen kleiner ist als bei kleineren Tiere.

So wird im Vergleich bei gleicher Zeit weniger Wärme abgegeben. Trotzdem müssen sich alle Tiere vor Wärmeverlusten schützen, z.B. indem sie sich eine dicke Fettschicht zulegen oder ihr Fell im Winter länger und dichter wird. Um kalte Perioden zu überstehen, in denen das Nahrungsangebot für viele einheimische Säugetiere nicht ausreicht halten einige von ihnen Winterschlaf oder Winterruhe, um Energie zu sparen.

Gleichwarme Tiere sind solche, deren Körpertemperatur immer konstant ist. Der Mensch ist gleichwarm, die Körpertemperatur liegt immer bei ca. 36,5 Grad - egal, ob es Winter ist oder Sommer. Alle Säugetiere und Vögel sind gleichwarm. Um ihre Temperatur zu halten, tragen Säugetiere Fell und Vögel ein Federkleid. Wie sehr z.B. Daunen die Wärmeabstrahlung verhindern, zeigt das nächste Experiment.

Der erste Teil des Experiments gleicht der ersten Versuchsanordnung. Das heiße Wasser im Reagenzglas gibt langsam Wärme an das kalte Wasser ab. Wir notieren den Verlauf der Temperaturen über eine halbe Stunde hinweg. Dann wiederholen wir den Versuch.

Diesmal steckt das Reagenzglas aber zusätzlich in einem dünnwandigen Gefäß, das mit Daunen ausgefüllt ist. Der Vergleich der notierten Temperaturwerte zeigt, dass die Daunen das Abkühlen des heißen Reagenzglases verhindern. Und genau diese Funktion hat das Federkleid eines Vogels.

Wechselwarme Tiere - wie Lurche, Reptilien und Fische - passen ihre Körpertemperatur der Umgebung an. Wenn es draußen kalt wird, sinkt beispielsweise die Körpertemperatur eines Frosches. Der Frosch spart Energie, weil er seinen Körper nicht auf eine hohe Temperatur bringen muss. Dafür aber wird er immer langsamer und unbeweglicher, je kühler sein Körper ist. Irgendwann fällt er dann in die Kältestarre, seine Körperfunktionen sind auf das notwendigste reduziert. Er erwacht erst wieder, wenn die Umgebungstemperatur steigt.

Oft verbringen Frösche die Winterstarre auf dem Grund eines Teichs. Warum gerade dort? Das liegt daran, dass das Wasser auf dem Grund eines Teichs immer 4°C hat. Bei ca. 4°C ist Wasser am schwersten, man sagt: es hat seine größte Dichte. Also sinkt 4Grad kaltes Wasser immer zu Boden. Dort sind Frösche, aber auch Fische vor dem Erfrieren geschützt!

In Versuchen haben wir gesehen, wie Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Größere Objekte - also solche mit einer größeren Oberfläche - verlieren langsamer an Wärme als kleine Objekte. Säugetiere und Vögel dämmen ihren Körper mit Federn bzw. Fell, wechselwarme Tiere passen ihre Körpertemperatur einfach der Umgebungstemperatur an. Tschüss!

Informationen zum Video