und zwar im ganz wörtlichen Sinne. Einen ihrer Tricks zum “cool bleiben” haben jetzt Wissenschaftlerinnen aus Wien herausbekommen.

Elefanten sind ja bekanntlich relativ groß1. Als große warmblütige Tiere, die noch dazu in relativ warmen Gegenden wohnen, haben sie ein Problem: Wohin mit der Wärme?

1jaja, auf “Hier wohnen Drachen” lernt man immer fantastische Dinge über Wissenschaft – Elefanten sind groß, wer hätte das gedacht.

Große Tiere haben ja ein kleines Verhältnis von Oberfläche zu Volumen (habe ich mal ausführlich drüber geschrieben, aber das Problem kennt ihr auch aus dem Alltag: Ihr braucht mehr Farbe, um zwei Zimmer mit 10 Quadratmetern zu malern als ein Zimmer mit 20.). Das macht es schwer, überschüssige Wärme abzuführen.

Im heißen Klima kommt hinzu, dass die Wärmeleitung proportional zur Temperaturdifferenz ist: Wenn die Oberflächentemperatur des Elefanten 36°C beträgt und die der Umgebung 30°C, dann ist die Wärmeabfuhr nur halb so groß wie bei einer Umgebungstemperatur von 24°C.

Viele Tiere haben spezielle Tricks, um Wärme loszuwerden: Menschen schwitzen beispielsweise, Hunde hecheln (und kühlen sich so per Verdunstung durch die Mundschleimhäute). Elefanten können leider beides nicht. Deswegen ist es auch kein Wunder, dass Elefanten gern baden und sich – besonders mittags – am liebsten im Schatten aufhalten.

Thailand, elephant.jpg
Von Bohdan Szcześniak – Taken by the author in Thailand in 2002, CC BY-SA 3.0, Link

Aber es gibt noch einen weiteren Mechanismus, der jetzt entlarvt wurde.

Um etwas über die Körpertemperatur von Elefanten herauszufinden, muss man die natürlich erst Mal messen. Dazu verwendet man spezielle Thermometer, die in Harz eingegossen sind und dann an die Elefanten verfüttert werden. Dadurch kann man tatsächlich die Kerntemperatur messen, die von den Thermometern in regelmäßigen Abständen nach außen gefunkt wird. (Und die Thermometer kommen dann nach einiger Zeit unversehrt am anderen Ende wieder raus.)

Zwei Gruppen von asiatischen Elefanten wurden auf diese Weise untersucht: Zum einen sechs Elefanten im Münchner Zoo Hellabrunn, zum anderen elf im “Samphran Elephant Ground and Zoo” in Thailand. Gemessen wurde jeweils die Körper- und die Umgebungstemperatur, so dass man sehen konnte, ob ein Zusammenhang besteht. (Es wurde auch eine Menge Statistik betrieben, um sicherzustellen, dass alle Effekte tatsächlich signifikant sind und dass keine anderen Faktoren wie beispielsweise das Geschlecht der Tiere oder ihre körperliche Aktivität oder Umgebungseinflüsse wie die Luftfeuchtigkeit die Ergebnisse verfälschen – das diskutiere ich aber nicht im einzelnen.)

Und ohne es jetzt noch lange spannend zu machen, hier das entscheidende Ergebnis:

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Oben seht ihr die Körpertemperatur gegen die Tageszeit für jeweils einen Elefanten in Deutschland und einen in Thailand (die Daten sind über der Zeit gedoppelt, damit man den Verlauf besser erkennen kann). Bei den deutschen Elefanten sind die Schwankungen sehr gering – ähnliche Temperaturschwankungen gibt es ja auch bei uns:

Koerpertemperaturnacht.svg
Von Nynyny aus der deutschsprachigen Wikipedia, CC BY-SA 3.0, Link

Beim deutschen Elefanten fallen sie insgesamt geringer aus als beim Menschen, was vermutlich an der höheren Masse und damit größeren thermischen Trägheit liegt. (Jedenfalls ist experimentell bekannt, dass größere Tiere generell geringeren Schwankungen unterliegen.)

Bei den thailändischen Elefanten dagegen sind die Schwankungen wesentlich stärker. Dass die Maximaltemperatur höher liegt, ist vielleicht noch nicht überraschend – man könnte sich ja vorstellen, dass die Tiere einfach überhitzen. Aber die nächtliche Minimaltemperatur liegt deutlich unter dem Wert der deutschen Elefanten. Die Elefanten im heißen Klima (Temperaturkurven für Deutschland und Thailand seht ihr im unteren Plot) senken nachts ihre Körpertemperatur also stärker ab, obwohl es nachts in Thailand auch wärmer ist als hier bei uns. Dadurch fangen sie den Tag sozusagen “vorgekühlt” an.

Die höhere Spitzentemperatur hat ebenfalls einen Vorteil: Oben habe ich ja schon erklärt, dass die Wärmeleitung von der Temperaturdifferenz abhängt: Eine höhere Spitzentemperatur erlaubt also, mehr Wärme nach Außen abzuführen, weil sich die Differenz erhöht.

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Kommentare (7)

  1. #1 BreitSide
    6. Oktober 2011

    ^^^

  2. #2 Johannes K.
    6. Oktober 2011

    Interessant 😉 – Ich rieche förmlich die bionische Nutzbarkeit des Effektes für niedrigenergie Häuser. 😛

  3. #3 rolak
    6. Oktober 2011

    Das mit dem öfters genutzten Vorkühlen war mir neu…

    ¹ ist ja wohl ein Kandidat zur Fußnote des Jahres 😉

  4. #4 Bjoern
    7. Oktober 2011

    @MartinB: Um das Ganze mal auf eines deiner Lieblingsthemen zu übertragen: Dinosaurier waren doch wohl auch Warmblüter, oder? (so verstehe ich zumindest den Wikipedia-Artikel) Gibt es Erkenntnisse darüber, wie die großen Dinos sich damals vor dem Überhitzen geschützt haben?

  5. #5 MartinB
    7. Oktober 2011

    @Bjoern
    Rate mal, warum ich den Link auf dieses paper gefunden habe. 🙂

    Nein, da gibt es keine guten Ideen, weil man ja nicht mal ne wirklich gute Vorstellung über den Metabolismus hat – endotherm waren sie höchstwahrscheinlich, tachymetabolisch auch, aber man weiß weder, auf welchem temperaturniveau, noch, ob sie ähnliche Strategien wie Elefanten verwendet haben. Naheliegend ist das natürlich, aber schwer zu testen.

    Es gibtja viele Ideen, dass einige der Strukturen (lange Hälse, Knochenplatten etc) zum Wärmeabstrahlen da waren, aber das ist schwer zu verifizieren.

  6. #6 Ludger
    7. Oktober 2011

    MartinB : “… wieviel Wärme wird wann produziert …”

    Und: auf welche Weise wird die Wärme produziert? Wir machen das durch Muskelzittern, wenn uns kalt ist. Das hätte im Wärmehaushalt der Elefanten nur Nachteile und würde die Abkühlung zur Nacht nicht erklären. Weitgestellte Hautgefäße würden eine Erhöhung der Körperkerntemperatur nicht erklären – die oben beschriebenen Sonden messen ja die Körperkerntemperatur.
    Wir Menschen (Elefanten hab ich nicht gelernt) verbrauchen durch Muskelarbeit Adenosintriphosphat (ATP), welches zu Adenosindiphosphat (ADP) verstoffwechselt wird. Das kann dann durch Kreatinphosphat wieder zu ATP regeneriert werden. Nach der Muskelarbeit werden die Energievorräte des Muskels nämlich Kreatinphosphat und ATP wieder aufgefüllt. Bei diesem Vorgang wird Wärme freigesetzt (Erholungswärme).
    Wir haben hier also einen Mechanismus, mit dessen Hilfe die Wärmeerzeugung und die Muskelarbeit zeitlich zum Teil getrennt werden können. Der hitzegeplagte Elefant könnte also unter Wärmeproduktion mehr chemische Bindungsenergie in Form von ATP und Kreatinphosphat erzeugen, als er aktuell braucht. Die gespeicherte chemische Bindungsenergie könnte er dann bei Bedarf für Muskelarbeit einsetzen, bei der dann weniger Wärme frei wird.
    (Das mit der “Erholungswärme” habe ich aus E. Buddecke, Grundriss der Biochemie 2. Auflage 1972)

  7. #7 MartinB
    7. Oktober 2011

    @Ludger
    Ja, die Physiologie der “Warmblütgkeit” ist ziemlich kompliziert, guckst du auch hier:
    https://www.scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2010/08/warmblutigkeit-hochleistung-durch-lochrige-membranen.php

    Ansonsten denke ich, dass nachts die Blutgefäße erweitert werden, um viel Hitze loszuwerden. Ob die höhere Tagestemperatur einfach nur passiv ertragen wird oder ob da aktive Mechanismen eine Rolle spielen, weiß ich nicht (und wohl auch sonst niemand).