Kryobiologie
Winterschlaf Winterruhe Gefriertoleranz, -Intoleranz bei Tieren Gefrierpunktserniedrigung berechnen
Winterschlaf Winterruhe Gefriertoleranz, -Intoleranz bei Tieren Gefrierpunktserniedrigung berechnen
Wegzug: wer macht das (zwei Beispiele) und warum (zwei Gründe)
Vögel, Rentiere
Futtermangel (wird vom Schnee überdeckt -> schlechte Erreichbarkeit, gedeiht nicht oder schlecht)
Kälte (spielt vorallem bei kleinen Tieren eine Rolle)
der Wegzug ist teilweise auch genetisch bedingt
warum genau hilft ein dichtes/dickes Fell bzw. ein dichtes/aufgeplustertes Federkleid Energie zu sparen
Haare oder Feder schlissen Luft ein, die gewärmt wird. Da dank dem Fell/ der Federn die Luft nicht ständig wieder weggeblasen wird, wie wenn das Tier nackt wäre, muss sie nur einmal gewärmt werden.
Je dichter und dicker die Federn oder Haare den Körper umhüllen, desto besser die Einschlusswirkung.
warum hilft Unterhautfett Energie zu sparen (2 Gründe)
- Fett ist ein schlechter Wärmeleiter, Körperwärme kommt fast nicht an die Hautoberfläch
- Fett wird nur von sehr wenigen Blutgefässen durchzogen, welche Körperwärme abgeben
Warum hilft körperliche Grösse, Energie zu sparen? (Stichwort: wie viel Wärme produzierendes Volumen steht hinter jedem Quadratmeter Oberfläche…).
Name der Regel kennen
je grösser ein Tier ist, desto kleiner ist das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen
Hinter jedem Quadratmeter Oberfläche stehen beim kleinen Tier ca. 2.5 mal weniger wärmeproduzierendes Volumen.
Volumen proportinal zu r3
Oberfläche proportional zu r2
Bergmannsche Regel
Warum helfen kurze Extremitäten, Energie zu sparen?
Name der Regel
Je kürzer die Anhägsel (Beine, Ohre, Schwanz), desto kleiner wirt die Oberfläche im Verhältnis zum Volumen.
Je kälter es ist, desto kleiner die Anhängsel.
Allensche Regel
Gegenstromprinzip und Abkürzungen skizzieren und beschriften können, je nachdem ob aussen kalt oder warm.
Sichtbar sollte sein:
- Körperoberfläche, wo enge/ wo weite Blutgefässe
- wo das Blut durchfliesst (dünne Pfeile, Bezeichnung Arterie bzw. Vene)
- wo Wärme fliesst (dicke Pfeile).
Beispiel Seemöwe kennen
wenn kalt ziehen sich die oberflächennahen Gefässe zusammen, Blut fliesst weiter innen
wnn kalt liegen Venen und Arterien näher beieinander, damit die Arterie ihre wärme an Vene abgeben kann, bevor das Blut an der Oberfläche vorbei fliesst
geringfügiger Torpor als Energiesparmassnahme kennen
Gleichwarme Tiere können ihren Stoffwechsel etwas herunterfahren, wenn sie wegen der Kälte zu viel Energie verbrauchen. Sie versetzen sich in einen Torpor. In diesem Zustand verbrauchen sie weniger Energie, können aber sehr schnell wieder aufwachen, wenn Gefahr droht. Ein Torpor wird von kleineren säugetieren und Vögeln verwendet und dauert, anderts als ein Winterschlaf, nur ein paar Stunden an.
RGT-Regel
Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel
Pro 10°C verlangsamen b.z.w. verschnellern sich chemische Prozesse, wie z.B. der Stoffwechsel 2-3mal
Vorteil der Stoffwechselreduktion
Das Tier muss weniger Nahrung aufnehmen, da es weniger Energie für den Stoffwechsel braucht.
Energie wird gespart, bis zu 96%
Energiespeicher (Fett) werden weniger schnell abgebaut (in Energie umgewandelt
Wofür wird das braune Fettgewebe gebraucht?
Das braune Fettgewebe kann ohne Sauerstoff und sehr schnell abgebaut werden. Es wird zu Beginn der Aufwachphase gebraucht um den Körper schnell aufzuheizen. Später wird dieses Aufheizen von Muskelzittern unterstützt.
fünf Tierarten, welche einen Winterschlaf machen
- Fledermaus
- Igel
- Hamste
- Haselmaus
- Murmeltier
- Winternachtsschwalb
Zwei Verhaltensänderungen kurz vor dem Winterschlaf
- Gesteigerte Nahrungsaufnahme (Speicherung von Fett und Glykogen)
- Eintragen von Nahrungsvorräten in ien geschütztes Winterschlafquartier (Energie fürs Aufwachen, während Schlaf wird nicht gefressen)
- suchen Winterquartiere
Vier Eigenschaften von Winterquartieren von Fledermäusen
Drei Orte für winterquartiere von Fledermäusen
- frostsicher
- ungestört
- 3-9°C
- hohe Luftfeuchtigkeit (damit Flughäute nicht austrocknen)
- Felshöhlen
- Baumhöhlen
- Gebäude (Dachstöcke, Schäunen
Schlaf-, Wachphasen skizzieren
Schlafphasen: 20 Tage, Energieverbrauch ca. 5 kcal pro Tag
Wachphasen: 1-2 Tag, Energieverbrauch ca. 90 kcal pro Tag
Energieverbrauch, wenn es den Winter wach bliebe: ca. 150 kcal pro Tag
Was verbraucht etwadie Hälfte des Energiebudgets im Winterschlaf?
Die Aufwachvorgänge
Warum können Tiere im Winterschlaf nicht erfrieren?
Bei Umgebungstemperaturen von 5 -15 °C haben die Tiere eine um 1°C höhere Körpertemperatur. Wenn die Temperaturen in die gefährlichen Bereiche sinken, dann erhöhen die Tiere ihre Stoffwechselrate, damit sie die Körpertemperatur auf etwa 5°C halten können oder aufwachen. So können sie nicht erfrieren, weil ihre Körpertemperatur nie in die kritischen Bereiche sinkt.
Rückgang der Herzarbeit im Winterschlaf in Prozent (Schlagfraquenz, Schlagvolumen)
Murmeltiere:
- Schlagfrequenz: von ca. 200 auf 5 - 20 Schlägen/min -> Rückgang von 90 - 98.5%
- Schlagvolumen: bleibt ungefähr gleic
Vier Unterschiede Winterruhe - Winterschlaf
- Körpertemperatur:
- Winterruhe: sinkt nur um wenige Grad ab
- Winterschlaf: sinkt auf ein Grad mehr als die Umgebungstemperatur ab (auf Minimal 5°C)
- Nahrungsaufnahme:
- Winterruhe: findet statt
- Winterschlaf: findet nicht statt
- Wehrhaftigkeit:
- Winterruhe: können schnell wieder aufwachen, sich also bei Gefahr verteidigen
- Winterschlaf: wenn sie aufgespührt weden, sind sie Wehrlos
- Weg der Energieersparnis:
- Winterruhe: Durch das Ruhen und der geringen Absenkung der Körpertemperatur können sie ein wenig Energie beim Stoffwechsel einsparen
- Winterschlaf: Durch den Rückgang des Stoffwechsels können sie bis zu 96% an Energie einspare
Unterschiede Winterstarre - Winterschlaf
Winterschlaf: Endotherme, Körpertemperatur bleibt über 5°C, können durch äussere Reize geweckt werden
Winterstarre: Ektotherme, lassen sich gefrieren, können nicht durch äussere Reize geweckt werde
Drei Arten von Schäden (indirekte und direkte) duch Gefrieren
- direkte Schäden: (durch Gefrieren)
- messerscharfe Eiskristalle durchstechen zarte Strukturen, z.B von aussen Zellmembranen oder in den Zellen Organell-Membranen
- Proteine und Enzyme können ihre Funktion nicht mehr optimal ausführen und werden langsamer -> Stoffwechsel erlahmt
- indirekte Schäden: (Stoffwechselschäden)
- Austrocknen von Zellen durch osmotischen Stress (hohe Teilchenkonzentration im Zelläusseren wegen Einbildung)
gefriertolerant - gefrierintolerant
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Flashcards
Wegzug: wer macht das (zwei Beispiele) und warum (zwei Gründe)
Vögel, Rentiere
Futtermangel (wird vom Schnee überdeckt -> schlechte Erreichbarkeit, gedeiht nicht oder schlecht)
Kälte (spielt vorallem bei kleinen Tieren eine Rolle)
der Wegzug ist teilweise auch genetisch bedingt
warum genau hilft ein dichtes/dickes Fell bzw. ein dichtes/aufgeplustertes Federkleid Energie zu sparen
Haare oder Feder schlissen Luft ein, die gewärmt wird. Da dank dem Fell/ der Federn die Luft nicht ständig wieder weggeblasen wird, wie wenn das Tier nackt wäre, muss sie nur einmal gewärmt werden.
Je dichter und dicker die Federn oder Haare den Körper umhüllen, desto besser die Einschlusswirkung.
warum hilft Unterhautfett Energie zu sparen (2 Gründe)
- Fett ist ein schlechter Wärmeleiter, Körperwärme kommt fast nicht an die Hautoberfläch
- Fett wird nur von sehr wenigen Blutgefässen durchzogen, welche Körperwärme abgeben
Warum hilft körperliche Grösse, Energie zu sparen? (Stichwort: wie viel Wärme produzierendes Volumen steht hinter jedem Quadratmeter Oberfläche…).
Name der Regel kennen
je grösser ein Tier ist, desto kleiner ist das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen
Hinter jedem Quadratmeter Oberfläche stehen beim kleinen Tier ca. 2.5 mal weniger wärmeproduzierendes Volumen.
Volumen proportinal zu r3
Oberfläche proportional zu r2
Bergmannsche Regel
Warum helfen kurze Extremitäten, Energie zu sparen?
Name der Regel
Je kürzer die Anhägsel (Beine, Ohre, Schwanz), desto kleiner wirt die Oberfläche im Verhältnis zum Volumen.
Je kälter es ist, desto kleiner die Anhängsel.
Allensche Regel
Gegenstromprinzip und Abkürzungen skizzieren und beschriften können, je nachdem ob aussen kalt oder warm.
Sichtbar sollte sein:
- Körperoberfläche, wo enge/ wo weite Blutgefässe
- wo das Blut durchfliesst (dünne Pfeile, Bezeichnung Arterie bzw. Vene)
- wo Wärme fliesst (dicke Pfeile).
Beispiel Seemöwe kennen
wenn kalt ziehen sich die oberflächennahen Gefässe zusammen, Blut fliesst weiter innen
wnn kalt liegen Venen und Arterien näher beieinander, damit die Arterie ihre wärme an Vene abgeben kann, bevor das Blut an der Oberfläche vorbei fliesst
geringfügiger Torpor als Energiesparmassnahme kennen
Gleichwarme Tiere können ihren Stoffwechsel etwas herunterfahren, wenn sie wegen der Kälte zu viel Energie verbrauchen. Sie versetzen sich in einen Torpor. In diesem Zustand verbrauchen sie weniger Energie, können aber sehr schnell wieder aufwachen, wenn Gefahr droht. Ein Torpor wird von kleineren säugetieren und Vögeln verwendet und dauert, anderts als ein Winterschlaf, nur ein paar Stunden an.
RGT-Regel
Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel
Pro 10°C verlangsamen b.z.w. verschnellern sich chemische Prozesse, wie z.B. der Stoffwechsel 2-3mal
Vorteil der Stoffwechselreduktion
Das Tier muss weniger Nahrung aufnehmen, da es weniger Energie für den Stoffwechsel braucht.
Energie wird gespart, bis zu 96%
Energiespeicher (Fett) werden weniger schnell abgebaut (in Energie umgewandelt
Wofür wird das braune Fettgewebe gebraucht?
Das braune Fettgewebe kann ohne Sauerstoff und sehr schnell abgebaut werden. Es wird zu Beginn der Aufwachphase gebraucht um den Körper schnell aufzuheizen. Später wird dieses Aufheizen von Muskelzittern unterstützt.
fünf Tierarten, welche einen Winterschlaf machen
- Fledermaus
- Igel
- Hamste
- Haselmaus
- Murmeltier
- Winternachtsschwalb
Zwei Verhaltensänderungen kurz vor dem Winterschlaf
- Gesteigerte Nahrungsaufnahme (Speicherung von Fett und Glykogen)
- Eintragen von Nahrungsvorräten in ien geschütztes Winterschlafquartier (Energie fürs Aufwachen, während Schlaf wird nicht gefressen)
- suchen Winterquartiere
Vier Eigenschaften von Winterquartieren von Fledermäusen
Drei Orte für winterquartiere von Fledermäusen
- frostsicher
- ungestört
- 3-9°C
- hohe Luftfeuchtigkeit (damit Flughäute nicht austrocknen)
- Felshöhlen
- Baumhöhlen
- Gebäude (Dachstöcke, Schäunen
Schlaf-, Wachphasen skizzieren
Schlafphasen: 20 Tage, Energieverbrauch ca. 5 kcal pro Tag
Wachphasen: 1-2 Tag, Energieverbrauch ca. 90 kcal pro Tag
Energieverbrauch, wenn es den Winter wach bliebe: ca. 150 kcal pro Tag
Was verbraucht etwadie Hälfte des Energiebudgets im Winterschlaf?
Die Aufwachvorgänge
Warum können Tiere im Winterschlaf nicht erfrieren?
Bei Umgebungstemperaturen von 5 -15 °C haben die Tiere eine um 1°C höhere Körpertemperatur. Wenn die Temperaturen in die gefährlichen Bereiche sinken, dann erhöhen die Tiere ihre Stoffwechselrate, damit sie die Körpertemperatur auf etwa 5°C halten können oder aufwachen. So können sie nicht erfrieren, weil ihre Körpertemperatur nie in die kritischen Bereiche sinkt.
Rückgang der Herzarbeit im Winterschlaf in Prozent (Schlagfraquenz, Schlagvolumen)
Murmeltiere:
- Schlagfrequenz: von ca. 200 auf 5 - 20 Schlägen/min -> Rückgang von 90 - 98.5%
- Schlagvolumen: bleibt ungefähr gleic
Vier Unterschiede Winterruhe - Winterschlaf
- Körpertemperatur:
- Winterruhe: sinkt nur um wenige Grad ab
- Winterschlaf: sinkt auf ein Grad mehr als die Umgebungstemperatur ab (auf Minimal 5°C)
- Nahrungsaufnahme:
- Winterruhe: findet statt
- Winterschlaf: findet nicht statt
- Wehrhaftigkeit:
- Winterruhe: können schnell wieder aufwachen, sich also bei Gefahr verteidigen
- Winterschlaf: wenn sie aufgespührt weden, sind sie Wehrlos
- Weg der Energieersparnis:
- Winterruhe: Durch das Ruhen und der geringen Absenkung der Körpertemperatur können sie ein wenig Energie beim Stoffwechsel einsparen
- Winterschlaf: Durch den Rückgang des Stoffwechsels können sie bis zu 96% an Energie einspare
Unterschiede Winterstarre - Winterschlaf
Winterschlaf: Endotherme, Körpertemperatur bleibt über 5°C, können durch äussere Reize geweckt werden
Winterstarre: Ektotherme, lassen sich gefrieren, können nicht durch äussere Reize geweckt werde
Drei Arten von Schäden (indirekte und direkte) duch Gefrieren
- direkte Schäden: (durch Gefrieren)
- messerscharfe Eiskristalle durchstechen zarte Strukturen, z.B von aussen Zellmembranen oder in den Zellen Organell-Membranen
- Proteine und Enzyme können ihre Funktion nicht mehr optimal ausführen und werden langsamer -> Stoffwechsel erlahmt
- indirekte Schäden: (Stoffwechselschäden)
- Austrocknen von Zellen durch osmotischen Stress (hohe Teilchenkonzentration im Zelläusseren wegen Einbildung)
gefriertolerant - gefrierintolerant
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