Elefanten sind cool

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.

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:

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:

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.

Eine genauere statistische Analyse zeigt auch, dass sich tatsächlich mit zunehmender Temperatur sowohl die Maximaltemperatur erhöht als auch die Minimaltemperatur verringert.

Der hier entdeckte Mechanismus ist nicht neu – von vielen Wüstentieren (Kamelen oder Wüstenantilopen) kennt man Ähnliches; dort ist es noch ausgeprägter, weil die Außentemperatur tagsüber sogar über der Körpertemperatur liegt, so dass der Körper von Außen geheizt wird.

Dass der Effekt aber auch bei Elefanten vorkommt und auch dann signifikant ist, wenn die Außentemperatur unter der Körpertemperatur bleibt, ist eine neue Erkenntnis. Zu klären bleibt, welche physiologischen Mechanismen genau dahinter stecken – wieviel Wärme wird wann produziert, wie werden z.B. die Blutgefäße erweitert oder verengt, um die Wärmeabfuhr zu regeln? Und besonders spannend wäre es natürlich, auch afrikanische Elefanten zu testen, die ja noch deutlich höheren Temperaturschwankungen ausgesetzt sind.

Weissenböck, N., Arnold, W., & Ruf, T. (2011). Taking the heat: thermoregulation in Asian elephants under different climatic conditions Journal of Comparative Physiology B DOI: 10.1007/s00360-011-0609-8