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Ausgabe 48/2017
Im Blick
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Kälteanpassungen: Von Schrumpfköpfen, Gänsehaut und Zähneklappern

Der Spruch „Es gibt kein schlechtes Wetter, nur unpassende Kleidung“ gilt sogar noch bei Temperaturen im zweistelligen Minusbereich. Am schnellsten frieren die Körperteile, die weit weg sind vom Körperinneren. Deshalb sollte man auf jeden Fall die Ohren mit einem Ohrenschützer oder einer Mütze bedecken und den Hals mit einem Schal schützen. Foto: Archiv

Unsere heimischen Waldspitzmäuse haben eine skurrile Taktik entwickelt, die kalte Jahreszeit zu überstehen. Im Herbst schrumpfen ihre Köpfe um bis zu 20 Prozent – mitsamt Schädelknochen und Gehirn, wie deutsche Forscher jüngst herausgefunden haben. Mit dieser Radikalkur sparen die Tiere Energie.

Auch der Mensch zeigt biologische Kälteanpassungen. Sie sind glücklicherweise weniger dramatisch. Das liegt unter anderem daran, dass die entscheidenden Anpassungen beim Menschen nicht biologischer, sondern kultureller Art sind: Wir nutzen Kleider, Behausungen und externe Wärmequellen wie Feuer oder Heizungen. Das ist auch notwendig, denn selbst die dicht behaarteste Männerbrust reicht nicht für einen Winterpelz. Um sich vor niedrigen Temperaturen zu schützen, drosselt Homo sapiens zudem die Durchblutung von „Körperanhängen“ wie Händen, Füßen, Ohren, Nasenspitze sowie der gesamten Haut. Deshalb wird im Winter die Haut trocken, was auch Nachteile hat. Durch den verringerten Blutfluss werden Stoffwechselprozesse in der Haut reduziert. Dadurch wird die Haut anfälliger für Infektionen durch Pilze, Viren (Warzen) und Bakterien. Die kalte Winterluft enthält nur wenig Feuchtigkeit – weshalb sie der Haut Feuchtigkeit entzieht. Verstärkt wird dies noch durch die trockene Heizungsluft: Kommt man aus der Kälte in die Wärme eines Raumes, so werden die Blutgefäße der Haut reflektorisch übermäßig weit geöffnet. Es entstehen die rote Nase, glühende Wangen sowie heiße Hände und Füße. Die starke Durchblutung erhöht wiederum den Feuchtigkeitsverlust – direkt spürbar an der triefenden Nasenschleimhaut. Ab etwa acht Grad Celsius gerät zudem die natürliche Talgproduktion der Haut ins Stocken. Der Talg kann sich daher nicht mehr als Verdunstungsschutz über die Haut verteilen.

Gänsehaut – Überbleibsel aus der fernen Vergangenheit

Wer Wildvögel im Winter beobachtet, weiß, dass sie bei großer Kälte ihr Gefieder aufplustern. Durch das Aufrichten der Federn bildete sich zwischen den aufgerichteten Federn und der Haut ein Luftpolster, das die Körperwärme besser hält. Auch Säugetiere nutzen diesen Effekt, indem sie sich im wahrsten Sinne des Wortes aufbauschen. Der Mensch besitzt nur eine sehr spärliche Körperbehaarung, die kaum für ein wirkungsvolles Luftpolster taugt. Die winzigen Haare werden dennoch bei Kälte aufgestellt, was als Gänsehaut sichtbar wird. Einige Forscher meinen, dass die Gänsehaut auf die Zeit zurückgeht, in der wir noch ein Fell trugen.

Zähneklappern und Kältezittern

Ebenfalls nicht besonders effektiv ist das Kältezittern, das sich auch im Zähneklappern zeigt. Menschen zittern mit einer Frequenz von etwa 10 Hz, Mäuse bringen es auf 40 Hz. Wie bei der normalen Muskelarbeit entsteht auch beim Zittern Wärme. Da die Muskulatur mehr durchblutet werden muss, um arbeiten zu können, geht bei Zittern viel Wärme über die Haut verloren.

Körpereigene Heizung: Braunes Fettgewebe

Eine höhere Effizienz hat die Aktivität des braunen Fettgewebes, das überschüssige Energiereserven in Wärme umwandeln kann. Dies geschieht durch die Oxidation von Fettsäuren in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Zellen. Sie sind für die bräunliche Färbung des Spezialgewebes verantwortlich. Neugeborene Säugetiere (auch Säuglinge) besitzen es, mit dem Erwachsenwerden wird es weniger. Nagetiere und winterschlafhaltende Tiere besitzen auch im Erwachsenenalter noch größere Mengen an braunem Fettgewebe. Erst vor wenigen Jahren wurde es auch beim ausgewachsenen Menschen entdeckt, allerdings nur in kläglichen Resten, die umso geringer sind, je weniger Kältereizen wir ausgesetzt sind. Schade, denn diese geniale innere Heizung könnte auch beim Abnehmen helfen, da sie Energie in Form von Fett verbraucht.

Schrumpfkopf im Energiesparmodus

Zurück zur Waldspitzmaus. Auch sie nutzt die Aktivität braunen Fettgewebes zur Wärmeproduktion. Da die Tiere sehr klein sind und einen extrem hohen Energiebedarf haben, brauchen sie weitere Strategien gegen die Kälte und den Nahrungsmangel im Winter. Mit sinkenden Temperaturen verringern Waldspitzmäuse daher das Gewicht verschiedener Organe, um den Energiebedarf zu senken. Erstaunlicherweise schrumpfen dabei auch Schädel und Hirnmasse deutlich. „Indem die Tiere die Größe ihres Schädels – und damit ihres Gehirns – verringern, könnten sie überproportional viel Energie einsparen, da das Gehirn sehr viel Energie verbraucht“, sagt Javier Lázaro vom Max-Planck-Institut für Ornithologie in Radolfzell. Im folgenden Frühjahr beginnt die Hirnschale dann erneut zu wachsen und erreicht im Sommer fast wieder die Vorjahresgröße. Ob das Schrumpfen die Hirnleistung im Winter einschränkt, ist noch nicht bekannt.

Red./dgk