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Überleben in der Arktis (II) Winterschlaf

Ein Teil der Eisbärpopulation der Hudson Bay verbringt die nahrungsarme Zeit (von August bis September) in Erd­höh­len und hält eine Art „Som­merschlaf“. Bei schwangeren Weibchen kann es vorkommen, dass sie im Herbst gar nicht mehr aufs Eis gehen, um zu jagen, son­dern gleich in der Höhle bleiben und ihren „Winterschlaf“ antreten. An­dere Eisbären zie­hen den Sommer über umher, ohne zu fressen.  Für dieses Phäno­men hat sich der Begriff des „walking hi­ber­nation“ ein­ge­bürgert, d.h. die Tiere laufen mit leicht abge­senktem Stoff­wechsel herum.

Der Fachterminus könnte mit „Winterschlaf wäh­rend des Laufens“ oder - was dem geheimnisvollen Tun viel­leicht nä­her käme - mit  „wandelnder Winterschlaf“ oder „Winter­schlafwandeln“ überset­zt werden. Winterschlaf im Som­mer? Kommt da begrifflich nicht einiges durcheinander?

Um die Konfusion komplett zu machen, gibt es innerhalb der Hudson Bay-Population aber auch Bären, die sich wäh­rend des Sommers in den Sümpfen oder an den Müllhalden von Churchill aufhalten und durchaus Nahrung zu sich nehmen. Und hoch im Norden auf dem Eis jagen die Tiere den ganzen Sommer über Robben. Offensichtlich können die Eisbären zu jeder Jahreszeit selbst „ent­schei­den“, wann sie ihre Stoffwech­sel­aktivitäten absen­ken und wann nicht.

Dies korrespondiert mit der Beobachtung, das männliche wie weibliche Eisbären z.T. über viele Wochen Schutzhöh­len aufsuchen, um Stürme, extreme Kälte oder Hitze sowie Perioden von Nah­rungsmangel zu überstehen. Warum sollten sie in dieser Zeit nicht ihren Stoff­wechsel he­runter­fah­ren, um Energie zu sparen? Vermutlich reichen sieben bis zehn Tage ohne Futter aus, um den Schalter umzule­gen. Nach vergleichenden Untersuchungen an Schwarzbä­ren und Grizzlys lassen sich bei Eisbären sogar vier phy­siologi­schen Stadien unterscheiden: Winterschaf, „walking hiber­nation“, Normalaktivität und Hyperphagia; unter letzte­rem versteht man einen Zustand er­höhter Nahrungsauf­nahme zum Ansammeln von Fettreser­ven.

Aber was unterscheidet „walking hibernation“ vom Win­terschlaf? Und welche Beziehungen gibt es zum Verhalten von echten Winterschläfern wie Igeln und Murmeltieren?

Die physiologi­schen Aktivitäten der Eisbären werden je nach Autor mit Begriffen wie Win­terschlaf (engl. hiberna­tion), „winter sleep“ (im Gegen­satz zu hibernation), Winter­ruhe (im deutschen Sprachgebrauch), Sommer­schlaf,  Tor­por, schwa­cher Tor­por oder „walking hiber­na­tion“ um­schrieben. Wir müssen uns also erst einmal in die Niede­rungen der Begriffsdefinition bege­ben.

 

Winterschlaf (Hibernation)

Winterschlaf ist ein jahreszeitlich ge­bundener physiolo­gischer Zustand, mit dem die Tiere auf Nahrungsmangel reagieren. Dabei verringern Säuger (oder Vögel) Atmung, Herzschlag und Stoff­wechselrate. Außerdem senken sie die Körpertempe­ratur freiwillig fast auf das Niveau der Umge­bung ab. Einheimische Kleinsäuger erreichen 1°C bis 8°C, bei arktischen Erdhörn­chen wurden sogar schon Kör­per­temperaturen von –3,6°C ge­messen. Der „Schlaf“ ist nicht dauerhaft, sondern von vielen Aufwachphasen unter­bro­chen, in denen Körpertemperatur und Stoffwechsel Nor­malwerte erreichen. Während des Winterschlafes leben die Tiere vom Körperfett oder eingelagerten Vorräten.

Der Winterschlaf ist allerdings nicht auf kalte Klimazonen beschränkt. So konnte die Arbeitsgruppe um Prof. Held­maier erstmals bei einem tropischen Säugetier einen ech­ten Winterschlaf nachweisen. Sogar bei einem Primaten, dem Fettschwanzmaki Cheirogaleus medius aus Madagas­kar. Der Halbaffe schaltet seine Wärmeregulierung für sie­ben Monate ab und lässt – wie bei Amphibien oder Repti­lien - die Körpertempe­ratur mit der Umgebungstemperatur um ca. 15°C schwan­ken. An warmen Tagen hält er dem­nach bei über 30°C Winterschlaf.

Über die Auslöser des Winterschlafs wird noch intensiv geforscht. Vermutlich spielt die vom Tageslicht (und damit jahreszeitlich) regulierte „innere Uhr“ eine große Rolle. Sie könnte auch für die Bil­dung von Fettdepots verantwortlich sein. Die einzelnen physiologi­schen Veränderungen wer­den dann durch Hor­mone aus­gelöst. 

So scheint das Hormon HIT (Hiber­nation Induction Trig­ger) den Winterschlaf einzuleiten, indem es Atmung, Herz­schlag und Wärme­produktion zu­rückfährt. Ge­ringe Mengen des „Winter­schlafhor­mons“ sind auch im Blut von Eisbären nachweis­bar. 

 

Winterruhe

Schwangere Eisbä­ren „überwintern“ mit eine Körpertem­peratur von 35-37°C.  Generell senken Bären Kerntempe­ratur und Stoffwechsel nicht so stark, wie echte Winter­schläfer und können daher gefährlich schnell aus ih­rer Le­thargie erwa­chen. Die Weibchen be­nötigen die Kerntempe­ratur von 35-37°C, weil sie in der Höhle gebären und säu­gen müssen, damit die Jungen im nahrungsreichen Früh­jahr groß genug sind.

Bei Bären spricht man deshalb nicht von Win­ter­schlaf, sondern von Winterruhe. Physiologisch ist es aber fast das­selbe. Betrachtet man den Stoffwechsel­umsatz von Sie­benschlä­fern und Bä­ren pro Kilogramm Körpergewicht, er­kennt man kaum einen Unterschied. We­gen ihrer geringen Oberfläche und dem di­cken Fell ist es den Bären aber nicht möglich, ihre Kern­temperatur unter ca. 32°C abzusenken, wie dies Klein­säu­gern können. 

 

Sommerschlaf (Estivation)

In unseren gemäßigten Breiten tritt Nahrungsmangel meist im Winter auf. In anderen Gegenden muss man den Gürtel dagegen in der sommerlichen Trockenzeit enger schnallen. Diese Phase wird z.B. von den Erdhörnchen der Mohave-Wüste  in ei­nem Starrezustand überbrückt, der dem euro­päischer Winterschlaf ähnelt. Die Körpertempe­ratur sinkt allerdings nur auf 20-30°C ab, weil die Umge­bung eben nicht kälter wird.

 

Torpor, Torpidität (Hungerstarre)

(z.T. auch als Kälte- oder Hitzestarre, bzw. Kälte- oder Hit­zeschlaf bezeichnet)

Im Gegensatz zum Winter- oder Sommerschlaf be­schreibt der Torpor einen vergleichsweise kurzfristigen Zu­stand der körperlichen Inaktivität (Starre, Lethargie), der nicht jahreszeit­lich gebunden ist und auf den sich die Tiere nicht vorberei­ten müssen. Der „Energiesparmodus“, bei dem alle Kör­perfunktionen auf Sparflamme gehalten wer­den, kann jederzeit durch Nahrungsmangel ausgelöst wer­den und einige Stunden bis mehrere Wochen andauern.  Es gibt aber auch Auto­ren, die das Absenken von Stoff­wechselrate und Körpertemperatur generell als Torpor be­zeichnen und ihn z.B. mit dem physiologischen Zustand des Tieres während des Winterschlafs gleichset­zen.

Manchmal lassen sich die Vorgänge in der Natur eben nur schwer kategorisieren. Vielleicht sollte man sich darauf einigen, die Begriffe Winter- und Sommerschlaf nur bei jah­reszeitlich festgelegtem Verhalten anzuwenden und alle fa­kultativen „Energiesparmodi“ unter den Terminus Torpor zu fassen.

Schwangere Eisbären halten demnach Winter­schlaf, wobei – je nach Gewichtung der Unterschiede – auch die Bezeichnung Winterruhe sinnvoll ist. Dabei leben die Weib­chen teilweise bis zu acht  Monate von ihren Fett­re­serven, nehmen we­der Nahrung noch Flüssig­keit zu sich und müs­sen folglich auch nicht urinieren oder koten. Ihre Herz­schlag­rate geht auf acht bis zehn Schläge pro Minute zu­rück.  

Darüber hinaus können weibliche wie männliche Eisbä­ren zu jeder Jahreszeit in einen physiologischen Fasten- und Energiesparzustand verfallen, der etwas unglücklich als „walking hibernation“ bezeichnet wurde. Da er vermut­lich durch Gewichtsabnahme in Folge von Nahrungsmangel ausgelöst wird, könnte man das Verhalten z.B. mit „Hun­gerwan­deln“ umschreiben.

Vergleicht man das „Hungerwandeln“ mit anderen For­men des „Standby-Betriebs“ im Tierreich, ist die Bezeich­nung Torpor angebracht, da es zunächst einmal keine jah­reszeitliche Bindung gibt. Die Bären bereiten sich nicht wie auf einen Winterschlaf vor und das Verhalten hält höchs­tens ei­nige Wochen lang an. Im Gegensatz zu anderen For­men der Torpidität bei Vögeln und Säugern verhalten sich Eisbären während die­ser Zeit nicht völlig inaktiv. Der deut­sche Begriff „Hunger­starre“ wäre in diesem Fall irreführend.

Mathias Orgeldinger