Warm- und kaltblütige Tiere

Unabhängig von der Außentemperatur arbeitet Ihr Körper wie ein lebender Ofen, um eine konstante Innentemperatur zu halten. Er erzeugt Wärme durch die Verbrennung der Nahrung, die Sie zu sich nehmen. Alle Säugetiere und Vögel sind in der Lage, diese innere Wärme zu erzeugen und werden als Homoiothermen (ho-MOY-ah-therms) oder warmblütige Tiere eingestuft. Normale Temperaturen für Säugetiere liegen zwischen 97° F und 104° F. Die meisten Vögel haben eine normale Temperatur zwischen 106° F und 109° F.

Größere Tiere, wie diese Präriehunde, verbrauchen nicht so viel Energie, um die Wärme zu erzeugen, die erforderlich ist, um ihre größeren Körper warm zu halten.

Ein Teil des Gehirns, der als Hypothalamus (hi-po-THAL-ah-mus) bekannt ist, ist der Thermostat, der den Ofen des Körpers steuert. Dieser Thermostat ist auf 98,6° F eingestellt, aber ein Grad höher oder niedriger liegt im normalen Bereich für einen Menschen. Tatsächlich variiert Ihre Körpertemperatur mit der Tageszeit. Sie ist morgens kurz vor dem Aufstehen am niedrigsten, steigt am Nachmittag auf einen Höchstwert und fällt dann wieder, während Sie nachts schlafen. Bei anstrengender Tätigkeit steigt die Körpertemperatur an. Auch eine Krankheit kann einen stärkeren Anstieg oder Abfall der Normaltemperatur verursachen.

Nerven in der Haut und tief im Körperinneren senden Temperaturmeldungen an den Hypothalamus. Dieser vergleicht die Temperaturen dieser Bereiche mit denen des Gehirns und sendet, wenn sie zu niedrig oder zu hoch sind, Nachrichten an Nerven und Drüsen, um die Wärme zu erhöhen oder zu senken. Wenn Ihnen kalt ist, veranlasst eine Nachricht des Gehirns Ihre Muskeln zu zittern. Dies erzeugt ein wenig Wärme und beginnt, den Körper zu erwärmen. Wenn Ihnen zu heiß ist, löst eine Nachricht Ihre Schweißdrüsen aus. Die Verdunstung des entstehenden Schweißes kühlt die Haut. Eine andere Nachricht kann die Blutgefäße unter der Haut erweitern (dilatieren), damit mehr Blut an die Oberfläche kommt und mehr Wärme durch die Haut an die Luft entweichen kann.

Ein winziger Kolibri muss tagsüber alle zehn bis fünfzehn Minuten seinen Körperofen auftanken, um seine Körperwärme aufrechtzuerhalten.

Das Stöhnen ist eine weitere Kühlmethode, die von Säugetieren mit wenigen Schweißdrüsen verwendet wird. Feuchtigkeit verdunstet aus dem Mund und der Zunge, um den überhitzten Körper zu kühlen. Vögel können nicht schwitzen, aber sie werden die überschüssige Körperwärme los, indem sie sie ausatmen. Spezielle Luftsäcke, die aus der Lunge herausragen, erhöhen die Menge an Luft, die die Vögel ein- und ausatmen können.

Warmblütige Tiere können im Winter genauso aktiv sein wie im Sommer, aber ihre Körper müssen viel Nahrung haben, um zusätzliche Wärme zu verbrennen. Vögel mit ihren höheren Körpertemperaturen haben oft Schwierigkeiten, genügend Nahrung zu finden, wenn die niedrigeren Temperaturen des Winters eintreffen, daher ziehen die meisten von ihnen in wärmere Gefilde, wo ihre Körper nicht so hart arbeiten müssen, um die Wärme zu erhalten.

Kaltblüter können ihre Körperwärme nicht selbst erzeugen, aber sie regulieren sie, indem sie ihre Umgebung verändern. Alligatoren und andere Reptilien legen sich oft in die Sonne, um sich zu wärmen. Andererseits kühlen sie sich ab, indem sie ein Bad im Wasser nehmen, sich in den Schatten eines Felsens begeben oder in eine Erdhöhle kriechen.

Wärme entweicht aus dem Körper durch die Haut. Kleidungsschichten helfen, die Körperwärme im Winter zu bewahren. Andere Säugetiere müssen sich auf Fettschichten oder eine Felldecke verlassen, um sich gegen die Kälte zu isolieren und ihre Körperwärme zu bewahren. In extrem kalten Klimazonen werden Sie keine Säugetiere mit großen Ohren oder langen Schwänzen finden. Um die Wärme, die durch diese großen Oberflächen verloren geht, zu ersetzen, wäre eine Menge zusätzlicher Nahrung erforderlich – Nahrung, die extrem schwer zu finden wäre.

Kleinere Tiere müssen mehr Wärme produzieren, um sich warm zu halten, als größere Tiere. Um dies zu verstehen, stellen Sie sich vor, dass ein 3-Zoll-Quadratkasten ein kleines Tier und ein 6-Zoll-Quadratkasten ein größeres Tier ist. An seinen sechs exponierten Seiten hat das kleine Tier 54 Quadratzentimeter Haut. Das größere Tier hat 216 Quadratzentimeter Haut, also viermal so viel. Die innere wärmeproduzierende Fläche des kleinen Tieres beträgt 27 Quadratzentimeter, aber das Innere des größeren Tieres enthält 216 Quadratzentimeter, was achtmal so viel ist. Wenn es eine Energieeinheit für jeden Kubikzoll braucht, um einen Quadratzoll Haut zu erwärmen, muss das kleinere Tier doppelt so viel Energie verbrennen, um seine Haut auf der Temperatur der Haut des großen Tieres zu halten. Das heißt, es muss doppelt so viel Wärme produzieren.

Wenn die Temperaturen sinken, werden kaltblütige Tiere weniger aktiv, sogar träge.

Weil kleine Körper so viel Wärme produzieren müssen, um warm zu bleiben, ist die Größe warmblütiger Tiere begrenzt. Wäre das Tier zu klein, könnte es die Nahrung nicht schnell genug verdauen, um so schnell Wärme zu produzieren, wie die Wärme über die Haut verloren geht. Während des Tages tankt ein winziger Kolibri alle zehn bis fünfzehn Minuten Nahrung in seinen Ofen ein. Wäre er nicht in der Lage, seinen Körper nachts auf etwa ein Zwanzigstel seiner Tagesenergie zu verlangsamen, indem er in einen winterschlafähnlichen Torpor geht, würde die kühle Nachtluft selbst in einem warmen Klima das Leben des Kolibris gefährden.

Torpor ist eine Art Schlaf, aus dem ein Tier nicht schnell geweckt werden kann. Seine Körpertemperatur sinkt auf die seiner Umgebung, Herzschlag und Atmung sind stark verlangsamt. Sinkt die Temperatur zu tief, friert das Tier und erwacht nicht mehr aus dem Winterschlaf. Echte Winterschläfer wechseln den ganzen Winter über in den Winterschlaf hinein und wieder heraus.
Tiere, die keine innere Wärme erzeugen können, werden als Poikilothermen (poy-KIL-ah-therms) oder Kaltblüter bezeichnet. Insekten, Würmer, Fische, Amphibien und Reptilien fallen in diese Kategorie – alle Lebewesen außer Säugetiere und Vögel. Der Begriff Kaltblüter ist ein wenig irreführend, da Poikilothermen in den Tropen sehr warme Körpertemperaturen haben können. Ein Fisch, der in Wasser mit 40° F schwimmt, hat eine Körpertemperatur von fast 40° F. Der gleiche Fisch in Wasser mit 60° F hat eine Körpertemperatur von fast 60° F.

Nach einer kühlen Nacht kann ein Grashüpfer zu steif und kalt sein, um zu hüpfen, bis die Morgensonne seinen Körper erwärmt.

Da kaltblütige Tiere ihre eigene Wärme nicht erzeugen können, müssen sie ihre Körpertemperatur regulieren, indem sie sich in verschiedene Umgebungen begeben. Wahrscheinlich haben Sie schon einmal eine Eidechse, eine Schildkröte oder einen Alligator gesehen, die sich in der Sonne gesonnt haben. Sie tun dies, um ihre Körpertemperatur zu erhöhen. Wenn es ihr zu warm wird, geht sie in den Schatten, nimmt ein Bad im Wasser oder gräbt sich unter einem Felsen oder im Boden ein, um sich abzukühlen. Wenn die Temperaturen fallen, werden kaltblütige Tiere weniger aktiv oder sogar träge. Wenn es einem Insekt zu kalt wird, können sich seine Flügelmuskeln nicht schnell genug bewegen, um zu fliegen. Einige Motten lassen ihre Flügelmuskeln vibrieren, eine Aktion, die dem Zittern ähnelt, und die sich zusammenziehenden Muskeln produzieren genug Wärme für den Start. Nach einer kalten Nacht ist ein Grashüpfer oft zu steif und kalt, um zu hüpfen. Sobald die Sonnenstrahlen ihn jedoch aufgewärmt haben, kann er wie gewohnt herumhüpfen.

Extreme Änderungen der Umgebungstemperaturen können für das kaltblütige Tier tödlich sein. Wenn die Wassertemperaturen steigen, verringert sich der Sauerstoffgehalt. Wenn die Temperatur von 41° F auf 95° F steigt, halbiert sich der Sauerstoffgehalt. Ein Fisch, der diesen drastischen Temperaturanstieg erlebt, muss doppelt so viel Wasser durch seine Kiemen pumpen, um die gleiche Menge an Sauerstoff zu erhalten, die er bei niedrigeren Temperaturen erhalten hat. Durch die erhöhte Aktivität steigt auch der Sauerstoffbedarf des Fisches, was das Problem noch verschlimmert. Infolgedessen kann der Fisch an Sauerstoffmangel sterben, nicht an der Hitze.
Viele Insekten sterben, wenn die Temperaturen sinken, aber der Nachschub für das nächste Jahr überwintert in Eiern, Kokons oder einer anderen Schutzhülle. Sie schlüpfen oder kommen zum Vorschein, wenn die Temperaturen im Frühling oder Sommer zurückkehren. Reptilien graben sich in den Boden ein oder suchen sich eine Höhle, in der sie leben, bis die Oberflächentemperaturen günstiger sind. Tatsächlich bringen sonnige Wintertage viele von ihnen nach draußen, um sich zu wärmen und nach Nahrung zu suchen. Extreme Hitze und Kälte sind für alle Tiere hart. Aber sowohl warmblütige als auch kaltblütige Tiere haben sich an normale Wetteränderungen angepasst.