Gleichwarmes Tier

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Als gleichwarm oder homoiotherm (altgriechisch ὁμοῖος homoîos, deutsch ‚ähnlich‘; altgriechisch θερμός thermós, deutsch ‚warm‘; auch homöotherm) oder endotherm[1] werden in der Zoologie Tiere (Vögel, Säugetiere) bezeichnet, die ihre Körperkerntemperatur unabhängig von der Umwelttemperatur auf einen konstanten Temperaturwert regulieren können; der Übergang zur Poikilothermie ist bisweilen fließend.[2] Die Wärmeproduktion ermöglicht eine größere Wetterunabhängigkeit, erhöht aber den Energieverbrauch. Weiterhin sind aufgrund des Wärmeverlusts die möglichen Bauformen begrenzt (Bergmannsche Regel).

Bei gleichwarmen Tieren wie Vögeln und Säugetieren wird die gleichmäßige Körpertemperatur durch die Stoffwechselaktivität der Tiere erzeugt. Dies äußert sich insbesondere im Grundumsatz des Stoffwechsels (vgl. auch Mikrovibration). Sie haben daher einen deutlich höheren Grundumsatz als wechselwarme (poikilotherme) Tiere.

Thermorezeptoren in der Haut und temperatursensitive Neuronen im Zentralnervensystem wirken hierbei auf ein Temperaturverarbeitungszentrum im Hypothalamus, welches bei Abweichungen von der Normtemperatur für die Erhöhung oder Absenkung der Körpertemperatur sorgt.

Bei zu hoher Körperkerntemperatur kann auf verschiedene Weise Wärme abgeführt werden. Dies geschieht häufig durch die Verdunstung von Wasser, beispielsweise bei Menschen durch das Schwitzen, bei Hunden durch Hecheln oder durch Felllecken bei Katzen. Auch eine bei Bedarf gut durchblutete große Körperoberfläche kann der Wärmeabgabe dienen, wie bei den Ohren der Afrikanischen Elefanten.

Bei zu niedriger Körperkerntemperatur wird die Stoffwechselrate gesteigert, weit verbreitet ist die als Zittern bezeichnete Stoffwechselsteigerung der Muskeln. Zudem besitzen neugeborene Säuger und alle Winterschläfer in größerem Umfang braunes Fettgewebe zur direkten Thermogenese aus Speicherfett. Gleichwarme Tiere verfügen in der Regel über Wärmeisolierungen, die von der Minderung der Hautdurchblutung über isolierendes Unterhautfettgewebe bis zum Einschluss von isolierenden Luftschichten in Federn oder Haaren reicht.

  • Bei Vögeln wird die Wärmeisolation durch das Federkleid, insbesondere die Daunen, erreicht
  • Bei landlebenden Säugetieren wirkt durch das Fell isolierend, besonders die stark spiralisierten Wollhaare können große Luftvolumina einschließen.
  • Wasserlebende Säugetiere und Vögel besitzen eine isolierende Fettschicht („Blubber“), da Federn und Haare im Wasser ihre isolierende Luftschicht verlieren.
  • Bei einigen Dinosaurierarten wurden neben Federn auch knochenhistologische Hinweise für Homoiothermie gefunden.

Säugetierarten, die Winterschlaf halten, können während der kalten Jahreszeit ihre Körperkerntemperatur um mehr als 10 °C absenken, um in dieser inaktiven Phase Energie einzusparen. Bei Störungen oder in Wachphasen unterbrechen sie durch Noradrenalinausschüttung den Winterschlaf und erreichen unter erheblichem Energieverbrauch rasch wieder ihre Normtemperatur. Anders als bei wechselwarmen Tieren in Winterstarre wird also auch während des Winterschlafs der Stoffwechsel des Tieres vom Hypothalamus geregelt.[3]

Dagegen sind Honigbienen, die als Staat die Temperatur des Brutbereichs ihres Bienenstockes konstant auf 35 °C halten, keine gleichwarmen Tiere. Das einzelne Insekt ist dazu nicht in der Lage, sondern lediglich der gesamte Staat. Eine einzelne Biene erstarrt bereits bei einer Temperatur von 10 °C und stirbt. (Siehe auch Thermoregulation bei Honigbienen)

Eine Besonderheit bilden Kolibris und Schnabeltiere, deren Körperkerntemperatur relativ starken Schwankungen unterworfen ist.

Große Fluginsekten, Amphibien und Fische sind dagegen poikilotherm, denn ihre Körpertemperatur ist nicht konstant. Die Steuerungsmöglichkeiten beschränken sich bei diesen Tieren auf Verhaltensweisen, beispielsweise intensive körperliche Bewegung oder Aufenthalt in der Sonne, wodurch sie sich zu einem gewissen Grad erwärmen. Allerdings gibt es bei Thunfischen, einigen Haien (Alopias) und Rochen Blutgefäßanpassungen (Gegenstromprinzip) in der Rumpfmuskulatur, die eine möglichst hohe Körperkerntemperatur ermöglichen; bei Schwertfischen und Glanzfischen wird das Gehirn mit Blut versorgt, das durch die Muskeln erwärmt wurde. Bei Tiefseefischen dagegen liegt die Körpertemperatur zwar dauerhaft bei 4 °C. Dies liegt aber allein an der gleichbleibenden Außentemperatur, weshalb auch sie nicht homoiotherm, sondern poikilotherm sind.

Relativ unbekannt ist, dass es Pflanzen gibt, z. B. den „Stinkkohl“ (Symplocarpus foetidus) und andere Aronstab-Gewächse, die bei niedrigen Außentemperaturen die Intensität der Zellatmung regulieren und dadurch ihre innere Temperatur steigern können. Die Blütenknospen von Frühblühern können dabei Temperaturen erreichen, die 15° bis 35° C über der Umgebungstemperatur liegen.[4]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Einteilung der Tiere nach der Regulation ihrer Körpertemperatur. In: David J. Randall, Warren Burggren, Kathleen French: Tierphysiologie. Georg Thieme Verlag, 2002, ISBN 978-3-13-664004-3, S. 789–794 (google.com).
  • Einfluss von Form, Funktion und Verhalten auf homöostatische Prozesse In: Neil A. Campbell, Jane B. Reece: Biologie – Gymnasiale Oberstufe. 8. Auflage. Pearson Schule, München 2009, ISBN 978-3-8273-7287-1, S. 527–529.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Neil A. Campbell, Jane B. Reece: Biologie, München 2009, Seite 1.167
  2. Herder: Lexikon der Biologie, Stichwort Homoiothermie, Spektrum Akademischer Verlag 1994.
  3. Herder: Lexikon der Biologie, Stichwort Homoiothermie, Spektrum Akademischer Verlag 1994.
  4. Herder: Lexikon der Biologie, Stichwort Homoiothermie, Spektrum Akademischer Verlag 1994.