„Akklimatisation“ – Versionsunterschied
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Unter einer '''Akklimatisation''' oder auch '''Akklimatisierung''' versteht man die individuelle physiologische [[Anpassungsfähigkeit|Anpassung]] eines [[Organismus]] innerhalb seiner genetischen Vorgaben an sich verändernde [[Umweltfaktor]]en, wobei diese Anpassung selbst reversibel (umkehrbar) ist. |
Unter einer '''Akklimatisation''' oder auch '''Akklimatisierung''' versteht man die individuelle physiologische [[Anpassungsfähigkeit|Anpassung]] eines [[Organismus]] innerhalb seiner genetischen Vorgaben an sich verändernde [[Umweltfaktor]]en, wobei diese Anpassung selbst reversibel (umkehrbar) ist. |
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Die Anpassung an eine andere [[Klimazone]], insbesondere an ungewohnte Temperatur, Luftfeuchte oder [[UV-Index]], bedeutet eine Akklimatisation an das Klima (woher der Begriff "Akklimatisation" stammt). Zur Vorbereitung kann regelmäßiges körperliches Training helfen.<ref>K. B. Pandolf, R. L. Burse, R. F. Goldman: ''Role of physical fitness in heat acclimatisation, decay and reinduction''. In: ''Ergonomics'', Bd. 20, Nr. 4, April 1977, S. 399–408, {{DOI|10.1080/00140137708931642}}.</ref> Die wichtigste Maßnahme vor Ort ist eine zweckmäßige Kleidung und reduzierte körperliche Belastung. Vor Ort unterstützen verlängerte Aufenthalte in temperierten Räumen die Umstellungsphase der ersten ein bis zwei Wochen. Besondere Klimazonen erfordern sehr unterschiedliche Vorkehrungen: Regelmäßiges Trinken ist in [[Arides Klima|ariden Klimaten]] wichtig und gebietet, über das Trinkbedürfnis hinausgehende Aufmerksamkeit auf die Flüssigkeitsaufnahme,<ref name= "Armstrong">Lawrence E. Armstrong, Carl M. Maresh: ''The induction and decay of heat acclimatisation in trained athletes''. In: ''Sports Medicine'', Bd, 12, Nr. 5, November 1991, S. 302–312.</ref> während in polarem Klima auf gut isolierende Kleidung geachtet werden muss. Besonders schwierig fällt die Umstellung von gemäßigter Zone auf eine feuchttropische Klimazone. |
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Die Akklimatisation an höhere Temperaturen erfolgt physiologisch durch abgesenkten Puls, verminderte Rektaltemperatur, dem Empfinden von Überanstrengung, erhöhtem Plasmavolumen und gesteigerter Schweißbildung<ref name= "Armstrong" /> sowie vermehrtem Einbau von Proteinen in [[Zellmembran]]en, darunter auch [[Hitzeschockproteine]].<ref>DocCheck Flexikon: ''[https://flexikon.doccheck.com/de/Akklimatisation Akklimatisation]'', abgerufen 23. November 2019.</ref> Eine verstärkte [[Pigment (Biologie)|Pigmentbildung]] ist eine Akklimationsleistung an einen höheren UV-Index. Trotzdem empfehlen [[Dermatologie|Dermatologen]] und [[Krebs (Medizin)|Krebsmediziner]] einen ständigen Schutz durch Sonnencremen.<ref>Thomas Schwarz: ''Neueste Erkenntnisse zu Photoprotektoren''. In: ''Hautnah Dermatologie'', Bd. 34, Supplement 1, Februar 2018, S. 6–11.</ref><ref>Anna Wilm, Mark Berneburg: ''Sonnenschutz''. In: ''ästhetische dermatologie & kosmetologie'', Bd. 8, Nr. 4, August 2016, S. 34–40.</ref> |
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Das Problem der Klimaumstellung betrifft nicht allein den mobilen Menschen. Gerade [[Sessiles Tier|sessile]] Lebensformen stehen vor der Herausforderung, Klimaänderungen durch Akklimatisationen (und evtl auch durch [[evolutionäre Anpassung]]en) zu kompensieren, etwa [[Korallen]], wenn sie höheren Wassertemperaturen ausgesetzt sind.<ref>Barbara E. Brown, Andrew R. Cossins: ''The potential for temperature acclimatisation of reef corals in the face of climate change''. In: Z. Dubinsky, N. Stambler (Hrsg.): ''Coral Reefs: An Ecosystem in Transition'', Springer, Dordrecht 2010, S. 421–433, {{DOI|10.1007/978-94-007-0114-4_24}}, ISBN 978-94-007-0114-4.</ref> Ebenso sind Fische Temperaturwechseln ausgesetzt und haben entsprechende Anpassungsmchanismen entwickelt.<ref>Ian A. Johnston, Jeff Dunn: ''Temperature acclimatisation and metabolism in ectoderms with particular reference to Teleost fish''. In: ''Symposia of the Society for Experimental Biology'', Bd. 41, Februar 1987, S. 67–93.</ref> |
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Aber auch Haustiere, die lebend in entfernte Gebiete exportiert werden, müssen sich akklimatisieren. Nach Überführen vom gemäßigten Klima Mitteleuropas in das semiaride Tropenklima Nordost Brasiliens wurden Kühe bei Temperaturen über 30 °C stündlich für 10 Minuten mit Wasser bespritzt und zwei mal täglich gefüttert. Unter diesen Bedingugen dauerte ihre Klimaumstellung etwa eineinhalb Jahre.<ref>B. Bényei, A. Gáspárdy, W.C. Barros: ''Changes in embryo production results and ovarian recrudescence during the acclimatisation to the semiarid tropics of embryo donor Holstein–Friesian cows raised in a temperate climate''. In: ''Animal Reproduction Science'', Bd. 68, Nr. 1, Oktober 2001, S. 57–68, {{DOI|10.1016/S0378-4320(01)00144-0}}.</ref> |
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Ebenso besitzen Pflanzen Mechanismen der Klimaanpassung, insbesondere der saisonalen Anpassung, schließlich müssen sie mit den Bedingungen an ihrem Standort bedingungslos zurecht kommen.<ref>Owen K.Atkin, Mark G.Tjoelker: ''Thermal acclimation and the dynamic response of plant respiration to temperature''. In: ''Trends in Plant Science'', Bd. 8, Nr. 7, Juli 2003, S. 343–351, {{DOI|10.1016/S1360-1385(03)00136-5}}.</ref><ref>D. Graham, B. D. Patterson: ''Responses of plants to low, nonfreezing temperatures: Proteins, metabolism, and acclimation''. In: ''Annual Review of Plant Physiology'', Bd. 33, Juni 1982, S. 347–-372, {{DOI|10.1146/annurev.pp.33.060182.002023}}.</ref> |
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In großen Höhen ist nicht nur die zur Verfügung stehende [[Sauerstoff]]menge der [[Erdatmosphäre]] geringer, sondern auch der Sauerstoff[[partialdruck]] ('''pO<sub>2</sub>'''), wie auch der [[Luftdruck]]. Unter diesen drei physikalischen Größen wird bereits seit Anfang des 20. Jahrhunderts dem verringerten Sauerstoffpartialdruck die alleinige Bedeutung aus physiologischer Sicht zugeordnet.<ref>J. S. Haldane, A. M. Kellas, E. L. Kennaway: ''Experiments on acclimatisation to reduced atmospheric pressure''. In: ''The Journal of Physiology'', Bd. 53, Nr. 3-4, 3. Dezember 1919, S. 181–206, {{DOI|10.1113/jphysiol.1919.sp001870}}.</ref> Ein geringerer Sauerstoffpartialdruck hat eine geringere [[Sauerstoffsättigung#Sauerstoffsättigung und Sauerstoffpartialdruck|Sauerstoffsättigung]] ('''sO<sub>2</sub>''') des Blutes zur Folge. |
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* veränderter Atmung wie [[Hyperventilation]], Kurzatmigkeit oder [[Cheyne-Stokes-Atmung]] |
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Der Anpassungsprozess, der in verschiedenen Stufen abläuft, stellt einen noch nicht vollständig erforschten Prozess dar. In verschiedenen Anpassungsphasen wird zunächst durch Steigerung des Atem- und Herzminutenvolumens der gesunkene O<sub>2</sub>-Partialdruck ausgeglichen. Dadurch bedingt, entsteht eine [[respiratorische Alkalose]], die der Körper auszugleichen versucht. Mit dem alveolo-vaskulären Reflex wird der Sauerstoffaustausch von [[Lunge|Alveolen]] und Lungenkapillaren verbessert. Im Blut kommt es zu einer Rechtsverschiebung der [[Hämoglobin]]-Bindungskurve, abgeschwächt durch die respiratorische Alkalose. So steigt der [[Hämatokrit]] stark an, was die Fließeigenschaften des Blutes verschlechtert und zu einer [[Thrombose]]­bildung führen kann. Der Organismus kann sich dauerhaft nur in Höhen bis 5000 m aufgrund der Senkung des kritischen Sauerstoff[[partialdruck]]s durch chemosensorisch aktivierte Atemzeitvolumen-Erhöhung) anpassen; in größeren Höhen setzt langfristig der Abbau mehrerer Körperfunktionen ein, soweit nicht auch hereditäre Höhenanpassungen vorliegen.<ref>J. L. Rupert, P. W. Hochachka: ''Genetic approaches to understanding human adaptation to altitude in the Andes''. In: ''Journal of Experimental Biology'' Bd. 204, 2001, S. 3151–3160, ([https://jeb.biologists.org/content/jexbio/204/18/3151.full.pdf PDF]).</ref> |
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Sessile wie mobile wasserlebende Organismen sind manchmal, insbesondere im Bereich abflussloser Binnenseen oder [[Ästuar]]en, besonders in [[Gezeitengeprägtes Delta|gezeitengeprägten Deltas]], dazu gezwungen, sich an wechselnde Temperaturbedingungen und Salzkonzentrationen anzupassen, oft sehr rasch. Dazu sind insbesondere [[Brackwasser]]bewohner befähigt. Die [[Osmoregulation]] stellt hohe Anforderungen an die Anpassungsfähigkeit.<ref>Das Lexikon der Erde: [http://www.geodz.com/deu/d/Brackwasser Brackwasser]</ref> |
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== Einzelnachweise == |
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Version vom 23. November 2019, 23:48 Uhr
Unter einer Akklimatisation oder auch Akklimatisierung versteht man die individuelle physiologische Anpassung eines Organismus innerhalb seiner genetischen Vorgaben an sich verändernde Umweltfaktoren, wobei diese Anpassung selbst reversibel (umkehrbar) ist.
Klimaumstellung
Tiere
Die Anpassung an eine andere Klimazone, insbesondere an ungewohnte Temperatur, Luftfeuchte oder UV-Index, bedeutet eine Akklimatisation an das Klima (woher der Begriff "Akklimatisation" stammt). Zur Vorbereitung kann regelmäßiges körperliches Training helfen.[1] Die wichtigste Maßnahme vor Ort ist eine zweckmäßige Kleidung und reduzierte körperliche Belastung. Vor Ort unterstützen verlängerte Aufenthalte in temperierten Räumen die Umstellungsphase der ersten ein bis zwei Wochen. Besondere Klimazonen erfordern sehr unterschiedliche Vorkehrungen: Regelmäßiges Trinken ist in ariden Klimaten wichtig und gebietet, über das Trinkbedürfnis hinausgehende Aufmerksamkeit auf die Flüssigkeitsaufnahme,[2] während in polarem Klima auf gut isolierende Kleidung geachtet werden muss. Besonders schwierig fällt die Umstellung von gemäßigter Zone auf eine feuchttropische Klimazone.
Die Akklimatisation an höhere Temperaturen erfolgt physiologisch durch abgesenkten Puls, verminderte Rektaltemperatur, dem Empfinden von Überanstrengung, erhöhtem Plasmavolumen und gesteigerter Schweißbildung[2] sowie vermehrtem Einbau von Proteinen in Zellmembranen, darunter auch Hitzeschockproteine.[3] Eine verstärkte Pigmentbildung ist eine Akklimationsleistung an einen höheren UV-Index. Trotzdem empfehlen Dermatologen und Krebsmediziner einen ständigen Schutz durch Sonnencremen.[4][5]
Das Problem der Klimaumstellung betrifft nicht allein den mobilen Menschen. Gerade sessile Lebensformen stehen vor der Herausforderung, Klimaänderungen durch Akklimatisationen (und evtl auch durch evolutionäre Anpassungen) zu kompensieren, etwa Korallen, wenn sie höheren Wassertemperaturen ausgesetzt sind.[6] Ebenso sind Fische Temperaturwechseln ausgesetzt und haben entsprechende Anpassungsmchanismen entwickelt.[7]
Aber auch Haustiere, die lebend in entfernte Gebiete exportiert werden, müssen sich akklimatisieren. Nach Überführen vom gemäßigten Klima Mitteleuropas in das semiaride Tropenklima Nordost Brasiliens wurden Kühe bei Temperaturen über 30 °C stündlich für 10 Minuten mit Wasser bespritzt und zwei mal täglich gefüttert. Unter diesen Bedingugen dauerte ihre Klimaumstellung etwa eineinhalb Jahre.[8]
Pflanzen
Ebenso besitzen Pflanzen Mechanismen der Klimaanpassung, insbesondere der saisonalen Anpassung, schließlich müssen sie mit den Bedingungen an ihrem Standort bedingungslos zurecht kommen.[9][10]
Höhenakklimatisation bei Säugetieren
In großen Höhen ist nicht nur die zur Verfügung stehende Sauerstoffmenge der Erdatmosphäre geringer, sondern auch der Sauerstoffpartialdruck (pO2), wie auch der Luftdruck. Unter diesen drei physikalischen Größen wird bereits seit Anfang des 20. Jahrhunderts dem verringerten Sauerstoffpartialdruck die alleinige Bedeutung aus physiologischer Sicht zugeordnet.[11] Ein geringerer Sauerstoffpartialdruck hat eine geringere Sauerstoffsättigung (sO2) des Blutes zur Folge.
Aufgrund der unterschiedlichen Fähigkeit zum hypoxischen Atemantrieb verläuft eine Anpassung individuell unterschiedlich. Die normalen höhentypischen Veränderungen äußern sich in:
- veränderter Atmung wie Hyperventilation, Kurzatmigkeit oder Cheyne-Stokes-Atmung
- vermindertem Harnlassen
- Schlafstörungen und sonderbaren Träumen
- oft quälendem Kopfschmerz (Hirnödem, genauer Höhenhirnödem).
Der Anpassungsprozess, der in verschiedenen Stufen abläuft, stellt einen noch nicht vollständig erforschten Prozess dar. In verschiedenen Anpassungsphasen wird zunächst durch Steigerung des Atem- und Herzminutenvolumens der gesunkene O2-Partialdruck ausgeglichen. Dadurch bedingt, entsteht eine respiratorische Alkalose, die der Körper auszugleichen versucht. Mit dem alveolo-vaskulären Reflex wird der Sauerstoffaustausch von Alveolen und Lungenkapillaren verbessert. Im Blut kommt es zu einer Rechtsverschiebung der Hämoglobin-Bindungskurve, abgeschwächt durch die respiratorische Alkalose. So steigt der Hämatokrit stark an, was die Fließeigenschaften des Blutes verschlechtert und zu einer Thrombosebildung führen kann. Der Organismus kann sich dauerhaft nur in Höhen bis 5000 m aufgrund der Senkung des kritischen Sauerstoffpartialdrucks durch chemosensorisch aktivierte Atemzeitvolumen-Erhöhung) anpassen; in größeren Höhen setzt langfristig der Abbau mehrerer Körperfunktionen ein, soweit nicht auch hereditäre Höhenanpassungen vorliegen.[12]
Merkmale für eine erfolgreich verlaufene Akklimatisation sind:
- ein auf Normalwert zurückgekehrter Ruhepuls
- trainingsgemäße Ausdauerleistung
- vertiefte Atmung in Ruhe und unter Belastung
- vermehrtes Urinieren.
Anpassung an wechselnden Salzgehalt
Sessile wie mobile wasserlebende Organismen sind manchmal, insbesondere im Bereich abflussloser Binnenseen oder Ästuaren, besonders in gezeitengeprägten Deltas, dazu gezwungen, sich an wechselnde Temperaturbedingungen und Salzkonzentrationen anzupassen, oft sehr rasch. Dazu sind insbesondere Brackwasserbewohner befähigt. Die Osmoregulation stellt hohe Anforderungen an die Anpassungsfähigkeit.[13]
Einzelnachweise
- ↑ K. B. Pandolf, R. L. Burse, R. F. Goldman: Role of physical fitness in heat acclimatisation, decay and reinduction. In: Ergonomics, Bd. 20, Nr. 4, April 1977, S. 399–408, doi:10.1080/00140137708931642.
- ↑ a b Lawrence E. Armstrong, Carl M. Maresh: The induction and decay of heat acclimatisation in trained athletes. In: Sports Medicine, Bd, 12, Nr. 5, November 1991, S. 302–312.
- ↑ DocCheck Flexikon: Akklimatisation, abgerufen 23. November 2019.
- ↑ Thomas Schwarz: Neueste Erkenntnisse zu Photoprotektoren. In: Hautnah Dermatologie, Bd. 34, Supplement 1, Februar 2018, S. 6–11.
- ↑ Anna Wilm, Mark Berneburg: Sonnenschutz. In: ästhetische dermatologie & kosmetologie, Bd. 8, Nr. 4, August 2016, S. 34–40.
- ↑ Barbara E. Brown, Andrew R. Cossins: The potential for temperature acclimatisation of reef corals in the face of climate change. In: Z. Dubinsky, N. Stambler (Hrsg.): Coral Reefs: An Ecosystem in Transition, Springer, Dordrecht 2010, S. 421–433, doi:10.1007/978-94-007-0114-4_24, ISBN 978-94-007-0114-4.
- ↑ Ian A. Johnston, Jeff Dunn: Temperature acclimatisation and metabolism in ectoderms with particular reference to Teleost fish. In: Symposia of the Society for Experimental Biology, Bd. 41, Februar 1987, S. 67–93.
- ↑ B. Bényei, A. Gáspárdy, W.C. Barros: Changes in embryo production results and ovarian recrudescence during the acclimatisation to the semiarid tropics of embryo donor Holstein–Friesian cows raised in a temperate climate. In: Animal Reproduction Science, Bd. 68, Nr. 1, Oktober 2001, S. 57–68, doi:10.1016/S0378-4320(01)00144-0.
- ↑ Owen K.Atkin, Mark G.Tjoelker: Thermal acclimation and the dynamic response of plant respiration to temperature. In: Trends in Plant Science, Bd. 8, Nr. 7, Juli 2003, S. 343–351, doi:10.1016/S1360-1385(03)00136-5.
- ↑ D. Graham, B. D. Patterson: Responses of plants to low, nonfreezing temperatures: Proteins, metabolism, and acclimation. In: Annual Review of Plant Physiology, Bd. 33, Juni 1982, S. 347–-372, doi:10.1146/annurev.pp.33.060182.002023.
- ↑ J. S. Haldane, A. M. Kellas, E. L. Kennaway: Experiments on acclimatisation to reduced atmospheric pressure. In: The Journal of Physiology, Bd. 53, Nr. 3-4, 3. Dezember 1919, S. 181–206, doi:10.1113/jphysiol.1919.sp001870.
- ↑ J. L. Rupert, P. W. Hochachka: Genetic approaches to understanding human adaptation to altitude in the Andes. In: Journal of Experimental Biology Bd. 204, 2001, S. 3151–3160, (PDF).
- ↑ Das Lexikon der Erde: Brackwasser