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Kompaktlexikon der Biologie: Winterschlaf

Winterschlaf, Hibernation, Schlafperiode bei einigen Säugetieren, die mit stark herabgesetzten Lebensfunktionen verbunden ist, um die nahrungsarme Winterzeit in einem Zustand der Lethargie zu verbringen. Zu den Winterschläfern zählen vor allem Vertreter niederer Warmblüter-Gruppen, wie Fledermäuse (Microchiroptera), Igel (Erinaceidae) und einige Nagetiere, wie z.B. Hamster (Cricetinae), Siebenschläfer (Gliridae) und Murmeltiere, die ohnehin niedrigere und von der Umwelt beeinflusste Wachtemperaturen aufweisen. Bei einer auf die Umgebungstemperatur abgesunkenen Körpertemperatur beträgt unter gleichzeitig eingeschränkter Schilddrüsenfunktion der Tages-Kalorienumsatz im W. nur noch bis zu 1/50 des Sommerumsatzes. Die Atemfrequenz sinkt, es kommt zu langen, bis zu einer Stunde dauernden Atempausen (Apnoe), gefolgt von mehreren schnellen Atemzügen (Cheyne-Stokes-Atmung). Die apnoischen Perioden gewinnen mit fortschreitendem W. an Länge. Das Aufwachen aus dem W. kündigt sich durch Einsetzen einer kontinuierlichen Atmung an. Der W. ist im Gegensatz zur konsekutiven passiven Kältelethargie poikilothermer Tiere (poikilotherm) in Gebieten mit zyklischem Temperaturwechsel eine prospektive Form der Dormanz und beginnt mit einer vermehrten Winterschlafbereitschaft. Dazu sind neben abiotischen Faktoren (vor allem Temperatur) auch endogene Umstellungen, z.B. des gesamten Hormonsystems, erforderlich. Als Folge zeigt sich eine Änderung des Verhaltensmusters, indem lange vor dem W. Winterlager eingerichtet und Nahrungsreserven in Form von körpereigenem Fett und Glykogen oder Nahrungsvorräte durch Sammeln angelegt werden. Bei abnehmenden Temperaturen versucht der Winterschläfer zunächst, seine Körpertemperatur aufrechtzuerhalten, dies bis zu einem kritischen Punkt, ab dem die Temperaturregulation unterbleibt. Die Körpertemperatur sinkt ab bis zu einer „Minimaltemperatur“, bei deren Erreichen die Temperaturregulation wieder einsetzt. Wird die Minimaltemperatur unterschritten, tritt der Kältetod ein. Die Absolutwerte des kritischen Punktes wie auch der Minimaltemperatur sind bei den einzelnen Winterschläfern unterschiedlich und bestimmen Schlaftiefe und Dauer der Schlafperiode. Niedrige kritische Temperatur und hohe Minimaltemperatur bedingen einen flachen W. mit regelmäßigem Aufwachen (Hamster). Während des Winterschlafs ist Fett die wichtigste Energiequelle; der Blutzuckerspiegel ist bei herabgesetzter Adrenalinausschüttung niedrig. Beim Erwachen aus dem Winterschlaf kommt es durch verstärkte Adrenalinfreisetzung und dem dadurch erhöhten Glykogenabbau zunächst zu einer Hyperglykämie, d.h. einer Erhöhung des Blutzuckerspiegels über das normale Maß hinaus; die Atmung wird beschleunigt und regelmäßig, die Muskulatur lässt wieder koordinierte Bewegungen zu, das Tier erwärmt sich innerhalb kurzer Zeit auf die normale Körpertemperatur. Eine intensive chemische Thermogenese (zitterfreie Thermogenese, Temperaturregulation) findet in dem protoplasma-, fett- und mitochondrienreichen braunen Fettgewebe zwischen den Schulterblättern statt, wodurch zunächst die vordere Körperhälfte einschließlich des Kopfes erwärmt wird. (Diapause, Sommerruhe, Winterruhe)

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Dipl.-Biol. Elke Brechner (Projektleitung)
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Dr. Daniel Dreesmann

Wissenschaftliche Fachberater:
Professor Dr. Helmut König, Institut für Mikrobiologie und Weinforschung, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Professor Dr. Siegbert Melzer, Institut für Pflanzenwissenschaften, ETH Zürich
Professor Dr. Walter Sudhaus, Institut für Zoologie, Freie Universität Berlin
Professor Dr. Wilfried Wichard, Institut für Biologie und ihre Didaktik, Universität zu Köln

Essayautoren:
Thomas Birus, Kulmbach (Der globale Mensch und seine Ernährung)
Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
Inke Drossé, Neubiberg (Tierquälerei in der Landwirtschaft)
Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
Dr. Oliver Larbolette, Freiburg (Allergien auf dem Vormarsch)
Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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