Für Menschen, die keine Fans des Winters sind, scheinen Tiere, die Winterschlaf halten, die richtige Idee zu haben: Es ist das Äquivalent dazu, den Kopf unter der Decke zu vergraben, bis der Frühling kommt – oder etwa nicht? Nicht ganz. Lesen Sie weiter, um mehr über die Wissenschaft des Winterschlafs zu erfahren.
Was ist Winterschlaf?
Trotz allem, was Sie vielleicht schon gehört haben, „schlafen“ Arten, die Winterschlaf halten, nicht während des Winters.
Winterschlaf ist eine erweiterte Form von Torpor, ein Zustand, in dem der Stoffwechsel auf weniger als fünf Prozent des Normalwerts reduziert ist. „Die meisten physiologischen Funktionen sind extrem verlangsamt oder komplett gestoppt“, sagt Marina Blanco, eine Postdoktorandin am Duke Lemur Center in Durham, North Carolina, USA, die die Zwerglemuren (Cheirogaleus spp.) auf Madagaskar untersucht – die einzigen Primaten, die einen regelmäßigen Winterschlaf halten.
Wenn Zwerglemuren Winterschlaf halten, reduzieren sie zum Beispiel ihre Herzfrequenz von über 300 Schlägen pro Minute auf weniger als sechs, sagt Blanco. Und statt etwa jede Sekunde zu atmen, können sie bis zu zehn Minuten ohne Atemzug auskommen. Ihre Hirnaktivität „wird nicht mehr nachweisbar“
Das ist ganz anders als beim Schlaf, der ein sanfter Ruhezustand ist, in dem noch unbewusste Funktionen ausgeführt werden. Tatsächlich haben Blancos Forschungen ergeben, dass sich Winterschläfer periodischen Erregungszuständen unterziehen müssen, damit sie etwas Schlaf nachholen können!
Warum halten Tiere Winterschlaf?
Einfach ausgedrückt: „Winterschlaf ist ein Mittel zur Energieeinsparung“, sagt Kelly Drew, eine Neuropharmakologin an der University of Alaska Fairbanks in den USA. Sie erforscht die Gehirnchemie von überwinternden arktischen Erdhörnchen (Spermophilus parryii).
Während der Winterschlaf meist als saisonales Verhalten gesehen wird, ist er nicht exklusiv für Kaltwettertiere. Es gibt tropische Winterschläfer, die dies tun, um in der Hitze kühl zu bleiben.
Die Temperatur ist nicht immer ein Faktor. „Einige Arten halten Winterschlaf als Reaktion auf Nahrungsknappheit“, merkt Drew an. Zum Beispiel halten Echidnas in Australien nach Bränden einen Winterschlaf und warten, bis die Nahrungsressourcen wieder zunehmen, um ihre normalen Aktivitäten wieder aufzunehmen.
Neuere Studien haben sogar einen dritten Grund vorgeschlagen: Schutz. Während des Winterschlafs „riecht man nicht, man macht keine Geräusche, man bewegt sich nicht, so dass man für Raubtiere sehr schwer zu entdecken ist“, sagt Thomas Ruf, Professor für Tierphysiologie an der Veterinärmedizinischen Universität in Wien, Österreich. Seine Arbeit hat gezeigt, dass kleine Säugetiere fünfmal häufiger sterben, wenn sie aktiv sind, als wenn sie Winterschlaf halten.
Was passiert eigentlich, wenn Tiere Winterschlaf halten?
Um ihren Stoffwechsel zu verlangsamen, kühlen die Tiere ihren Körper um durchschnittlich 5° bis 10°C ab. Die arktischen Erdhörnchen, an denen Drew arbeitet, können dies noch viel weiter treiben, indem sie sich auf Temperaturen unter dem Gefrierpunkt unterkühlen.
Drews Forschung hat gezeigt, dass die Abkühlung wahrscheinlich durch den Adenosinspiegel im Gehirn reguliert wird. Nicht nur, dass Adenosin im Winter bei Erdhörnchen ansteigt, die Rezeptoren für das Molekül werden auch empfindlicher dafür.
Aber die Arten bleiben nicht für die Dauer ihrer Ruhephase in ihrem kalten, komatösen Zustand. Etwa 80 Prozent ihrer Energie verbringen sie damit, ab und zu aufzuwachen und sich aufzuwärmen.
Warum sie das tun, ist „eines der größten Rätsel“ auf diesem Gebiet, sagt Ruf. Einige glauben, dass sie ihr Immunsystem einschalten müssen, um Krankheiten zu bekämpfen, während andere denken, dass sie einfach aufwachen, um zu schlafen.
Unglücklicherweise könnten diese Aufwachphasen die überwinternden Arten zum Aussterben bringen, wenn sich unser Klima ändert; Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die Tiere während der Aufwachphasen länger aktiv bleiben, wenn die Umgebungstemperaturen steigen, und so mehr von der Energie verbrauchen, die sie zu bewahren versuchen.
Welche Arten von Tieren halten Winterschlaf?
Ein Vogel und eine Vielzahl von Amphibien, Reptilien und Insekten weisen ebenfalls winterschlafähnliche Zustände auf. Es gibt sogar mindestens einen Fisch – den antarktischen Kabeljau (Dissostichus mawsoni) – der seinen Stoffwechsel im Winter verlangsamt und um ein Zwanzigstel weniger aktiv ist.
Und natürlich gibt es auch viele Säugetiere. Bären sind zwar die ersten, die einem in den Sinn kommen, aber seit Jahren ist umstritten, ob Bären wirklich Winterschläfer sind. Im Gegensatz zu Tieren, die sich während des Winterschlafs regelmäßig rühren, können Bären etwa 100 Tage lang durchhalten, ohne dass sie aufwachen müssen, um etwas zu verzehren oder zu passieren, und sie können viel leichter geweckt werden als typische Winterschläfer. Der U.S. National Park Service behauptet, dass sie Super-Winterschläfer sind.
Die meisten Säugetier-Winterschläfer sind auf der kleineren Seite. „Der durchschnittliche Winterschläfer wiegt nur 70 Gramm“, sagt Ruf. Das liegt daran, dass kleine Körper ein großes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen haben, was es für sie anstrengender macht, sich bei kaltem Wetter warm zu halten – sie brauchen also die saisonale Energieeinsparung mehr als größere Tiere.
Welches Tier hält den längsten Winterschlaf?
Es ist schwieriger als man denkt, einen Preis für die längste Dauer des Winterschlafs zu vergeben. Die offensichtliche Wahl wäre der Siebenschläfer (Glis glis), mit dem Ruf arbeitet – sie können in freier Wildbahn mehr als 11 Monate am Stück schlafen. Um das zu schaffen, müssen sie ihr Körpergewicht verdoppeln oder sogar verdreifachen, während sie aktiv sind. (Daher haben sie auch ihren Namen: Die Römer betrachteten ihre fetten, zarten, auf den Winterschlaf vorbereiteten Körper als Delikatesse.)
In einem Experiment hat jedoch eine große braune Fledermaus (Eptesicus fuscus) 344 Tage lang in einem Kühlschrank Winterschlaf gehalten, was darauf hindeutet, dass Fledermäuse den Titel verdienen könnten (obwohl das Tier sich das nicht ausgesucht und das Kunststück nicht überlebt hat).