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Winterstarre

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Winterstarre

Sobald die Temperaturen im Winter in einigen Teilen der Erde sinken, bereitet sich das gesamte Tierreich auf die Winterzeit vor. Der Winter ist nämlich eine echte Herausforderung: Pflanzen verlieren ihre Blätter und bieten weniger Nahrung, die Tage werden kürzer und die dauerhaft niedrigen Temperaturen fordern eine hohe Energieaufwendung des Körpers, damit er warmgehalten werden kann. Somit haben sich im Laufe der Evolution einige Überlebensstrategien entwickelt, welche den Tieren helfen, den Winter gesund und ohne langfristige Folgen zu überstehen. Bestimmt kennst Du die Begriffe Winterschlaf, Winterruhe und Winterstarre bereits und hast jetzt die Möglichkeit, ihre Bedeutung genauer kennenzulernen.

Winterstarre Definition

Die Winterstarre wird von wechselwarmen Tieren verwendet. Ihre Körpertemperatur sinkt dabei so weit hinab, dass sich die Körperfunktionen fast vollständig ausschalten und somit keine Bewegungen mehr möglich sind. Daher kommt auch der Begriff "Starre" im Wort der Kältestarre.

Ablauf der Winterstarre

  • Die Winterstarre bei Tieren tritt automatisch bei niedrigen Temperaturen ein.
  • Nur poikilotherme Tiere können in die Winterstarre verfallen.
  • Während der Starre sind alle Stoffwechselprozesse verlangsamt.
  • Das eigene "Frostschutzmittel" aus Glucose hilft gegen die Kälte.
  • Bei steigenden Temperaturen erwacht das Tier automatisch aus der Starre.

Die Winterstarre bei Tieren ist ein Prozess, der zwangsläufig bei niedrigen Außentemperaturen eintritt. Das poikilotherme (also wechselwarme) Tier ist nicht in der Lage, seine Körpertemperatur eigenständig zu steuern. Daher ist es dauerhaft von der Umgebungstemperatur abhängig.

Amphibien oder Reptilien sind daher oft auf sonnigen Flächen anzutreffen: Je wärmer die Körpertemperatur der wechselwarmen Tiere ist, desto aktiver können sie auch sein. Sie "laden" also ihre Energie in der Sonne auf.

Die RGT-Regel (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel) ist eine Faustregel, die besagt, dass Reaktionen (wie Stoffwechselprozesse) bei einer Erhöhung um je 10 Kelvin doppelt so schnell ablaufen. Je wärmer die Umgebungstemperatur ist, in welcher die Reaktionen stattfinden, desto schneller können die Reaktionen also ablaufen.

Der Fall in die Winterstarre und Veränderungen des Stoffwechsels

Während des Winters sind die Sonnenstrahlen jedoch weniger intensiv und die Außentemperaturen sinken kontinuierlich bis auf Minusgrade hinab. Damit sinken auch die Körpertemperaturen der wechselwarmen Lebewesen. Ab welchem Wert ein Tier in die Kältestarre tritt, ist immer unterschiedlich und hängt von der jeweiligen Spezies ab. Meistens liegt sie jedoch kurz über der 0 Grad Celsius Grenze.

Sobald ein Tier nun in die Kältestarre gefallen ist, sind alle Stoffwechselprozesse stark verlangsamt. So können sich die Tiere nicht mehr bewegen und keine Nahrung aufnehmen. Die Herzschlagfrequenz und die Atemfrequenz sind bis auf ein Minimum reduziert. Weil so wenig Energie verbraucht wird, ist es deshalb auch nicht wichtig, dass keine weitere Nahrung mehr aufgenommen werden kann.

Das "Frostschutzmittel" poikilothermer Lebewesen

Einige wechselwarme Tiere haben ein eigenes "Frostschutzmittel", welches aus Glucose, also Traubenzucker, besteht. Der Blutzuckerspiegel kann somit auf bis das 250-fache ansteigen und senkt den Gefrierpunkt stark hinab. Wenn die Temperaturen wieder steigen, wird die Glucose in der Harnblase für künftige Kälteperioden gespeichert.

Die Kältestarre kann jedoch nur bis zu einem gewissen Punkt funktionieren. Sobald Körperflüssigkeiten, wie zum Beispiel Blut oder Zellplasma beginnen zu kristallisieren, tritt der Kältetod ein. Dieser Wert wird dann auch Letalwert genannt. Den Tieren ist es nicht möglich, vor dem Kältetod aufzuwachen oder sich so davor zu schützen. Um den Kältetod zu vermeiden, suchen sie sich daher vor dem Einsetzen der Starre einen möglichst gut geschützten Ort, an welchem es unwahrscheinlich ist, dass der Letalwert unterschritten wird.

Das Erwachen aus der Winterstarre

Sobald die Temperaturen nach dem Winter dann wieder steigen, fallen die Tiere aus der Kältestarre und können wieder am Leben teilhaben. Wie lange wechselwarme Tiere in der Kältestarre verbleiben, hängt von der Spezies ab. Meistens sind es jedoch zwischen 3 und 6 Monaten, die in der Winterstarre verbracht werden.

Winterstarre bei Pflanzen und anderen Lebewesen

Winterstarre bei Pflanzen

Auch Pflanzen können in die Kältestarre verfallen. Dabei kann der Stoffwechsel sogar zu einem kompletten Stillstand kommen. Bei der Winterstarre bei Pflanzen ist es seltener, dass irreversible Schäden auftreten, wie es bei der Hitzestarre der Fall sein kann.

Die Hitzestarre beinhaltet große Schäden, da Proteine ab einer gewissen Temperatur denaturieren und somit ihre Form verlieren. Dadurch sind sie unbrauchbar und lebensnotwendige Prozesse können nicht fortgeführt werden. Auch nach einer Abkühlung kehren die Proteine nicht in ihre alte Form zurück.

Winterstarre bei Amphibien

Frösche befinden sich meist 5 bis 6 Monate in der Winterstarre. Während der Zeit nehmen Frösche den benötigten Sauerstoff über ihre Haut auf. Dabei entziehen sie dem Wasser, welches sich auf der Haut ablagert, den Sauerstoff. Der nordamerikanische Waldfrosch sondert während der Winterstarre keinen Urin ab. Dadurch steigt der Harnstoffgehalt im Blut.

Winterstarre bei Reptilien

Viele Reptilien wie zum Beispiel Schildkröten verbringen ungefähr 4 Monate in der Winterstarre. Währenddessen nehmen sie Sauerstoff im Wasser über den Mund- und Rachenraum und ihre Kloake auf. Schildkröten, die im Wasser überwintern, sind auch in der Lage, Kohlenhydrate ohne Sauerstoff abzubauen.

Winterstarre bei Insekten

Auch einige Insekten können in die Winterstarre fallen. Dazu gehören etwa Schmetterlinge oder bestimmte Käferarten. Um sich vor der Kälte zu schützen, nisten sie sich an gut isolierten Orten ein, wie in abgestorbenen Bäumen oder in der Erde.

Du fragst Dich, ob Fische Winterstarre abhalten? Nein, die meisten Fische bleiben den Winter über wach, senken aber ihre Körpertemperatur entsprechend ab, wenn das Wasser Minusgrade erreicht. Auch die Atmung wird während dieser "Art" von Winterstarre von Fischen entsprechend verlangsamt.

Unterschiede zwischen Winterstarre, Winterschlaf und Winterruhe

Es gibt einige Unterschiede zwischen den einzelnen Überwinterungsmechanismen. Jedoch sind nur poikilotherme (= wechselwarme) Lebewesen in der Lage, in die Kältestarre überzugehen. Homoiotherme, also gleichwarme Tiere, können lediglich Winterruhe und Winterschlaf nutzen, was wiederum für wechselwarme Tiere nicht möglich wäre. Tiere die in eine Winterruhe verfallen, senken ihre Körpertemperatur dabei nicht ab. Außerdem wachen die Tiere während der Winterruhe von Zeit zu Zeit auf um neue Nahrung aufzunehmen, um dadurch weiterhin Energie zu haben.

ArtStoffwechselprozesseTemperaturBeispiele
Winterruhein normalem Temponormale KörpertemperaturEichhörnchen
Winterschlafverlangsamtleicht erniedrigtIgel
Kältestarre / Winterstarrestark verlangsamtsehr niedrig, gleicht der UmgebungstemperaturFrosch

Wenn Du noch mehr über die Themen Winterruhe und Winterschlaf erfahren möchtest, schau Dir einfach die passenden Artikel dazu auf StudySmarter an.

Winterstarre - Das Wichtigste

  • Nur poikilotherme (= wechselwarme) Lebewesen können in die Winterstarre verfallen.
  • Winterstarre bei Tieren, beginnt zwangsläufig bei niedrigen Temperaturen.
  • Verlangsamung des Stoffwechsels auf ein absolutes Minimum.
  • Einige Tiere besitzen körpereigenes "Frostschutzmittel" aus Glucose zum Kälteschutz.
  • Erfrieren ist ab Erreichen des Letalwerts möglich.
  • Winterstarre dauert circa 3 bis 6 Monate an. Auch Pflanzen können in die Winterstarre fallen.
  • Lediglich homoiotherme (= gleichwarme) Tiere könnten sich in die Winterruhe oder den Winterschlaf versetzten

Häufig gestellte Fragen zum Thema Winterstarre

Bei der Kältestarre fallen poikilotherme Tiere in einen Zustand, in welchem sie sich nicht bewegen können. Währenddessen sind Herzschlag- und Atemfrequenz so niedrig wie möglich. Eine Nahrungsaufnahme ist ebenfalls nicht möglich, und erst bei wärmeren Tempersturen löst sich die Starre wieder.

Nur poikilotherme (= wechselwarme) Lebewesen in der Lage, in die Kältestarre überzugehen. Homoiotherme, also gleichwarme Tiere, können lediglich Winterruhe und Winterschlaf nutzen, was wiederum für wechselwarme Tiere nicht möglich wäre.

In die Winterstarre fallen zum Beispiel Amphibien wie Frösche oder Reptilien wie Schildkröten. Einige Insekten wie Schmetterlinge und Käfer fallen auch in eine Art Kältestarre. Sogar einige Pflanzen können in die Winterstarre fallen.

Die Dauer der Kältestarre hängt von der jeweiligen Spezies ab, beträgt aber bei den meisten Arten circa 3-6 Monate.

Finales Winterstarre Quiz

Frage

Nenne die 3 gängigen Überwinterungsformen 

Antwort anzeigen

Antwort

Winterruhe, Winterschlaf und Winterstarre

Frage anzeigen

Frage

Wann tritt die Kältestarre ein?

Antwort anzeigen

Antwort

Automatisch ab niedrigen Temperaturen um 0 Grad Celsius.

Frage anzeigen

Frage

Wie lange dauert die Kältestarre?

Antwort anzeigen

Antwort

Sie dauert ca. 3 bis 6 Monate an, ist jedoch bei jeder Spezies unterschiedlich.

Frage anzeigen

Frage

Welche Tiere können in die Winterstarre verfallen?

Antwort anzeigen

Antwort

Nur poikilotherme, also wechselwarme Tiere können in die Kältestarre verfallen.

Frage anzeigen

Frage

Während der Kältestarre sind Stoffwechselprozesse:

Antwort anzeigen

Antwort

verlangsamt

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Frage

Aus was besteht das körpereigene Frostschutzmittel?

Antwort anzeigen

Antwort

Glucose

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Frage

Wo befindet sich das körpereigene Frostschutzmittel während es benutzt wird?

Antwort anzeigen

Antwort

Im Blut

Frage anzeigen

Frage

Wie erwacht ein Tier aus der Kältestarre?

Antwort anzeigen

Antwort

Es erwacht bei steigenden Temperaturen automatisch.

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Frage

Was besagt die RGT-Regel?

Antwort anzeigen

Antwort

Die RGT-Regel (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel) ist eine Faustregel, die besagt, dass Reaktionen (wie Stoffwechselprozesse) bei einer Erhöhung um je 10 Kelvin doppelt so schnell ablaufen. Je wärmer die Umgebungstemperatur ist, in welcher die Reaktionen stattfinden, desto schneller können die Reaktionen also ablaufen.


Frage anzeigen

Frage

Wann tritt der Kältetod ein?

Antwort anzeigen

Antwort

Beim Erreichen des Letalwertes, wenn Körperföüssigkeiten kristallisieren.

Frage anzeigen

Frage

Wie kann sich ein Tier vor dem Letalwert schützen?

Antwort anzeigen

Antwort

Bevor es in die Starre fällt, muss es sich einen gut isolierten Ort suchen.

Frage anzeigen

Frage

Bei welcher Art kann der Stoffwechselprozess zu einem kompletten Erliegen kommen?

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Antwort

Bei Pflanzen ist es möglich, dass die Stoffwechselprozesse während der Starre komplett eingestellt werden.

Frage anzeigen

Frage

Wie gelangen Frösche in der Kältestarre an Sauerstoff?

Antwort anzeigen

Antwort

Sie beziehen Sauerstoff über ihre Haut durch Wasser.

Frage anzeigen

Frage

Worüber nehmen Schildkröten während der Kältestarre Sauerstoff auf?

Antwort anzeigen

Antwort

Über ihren Mund und Rachenraum und über ihre Kloake.

Frage anzeigen

Frage

Was ist der größte Unterschied zwischen Winterschlaf und Winterruhe und der Kältestarre?

Antwort anzeigen

Antwort

Nur homoiotherme Tiere können Winterschalf und Winterruhe halten, während nur poikilotherme Tiere in die Kältestarre verfallen können.

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