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Samstag, 28.05.2016
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Ein echter Warmblüter unter den Fischen

Gotteslachs nutzt Wärmetauscher-Prinzip, um seinen Körper warm zu halten

Warmes Blut im kalten Wasser: Der Gotteslachs ist unter den Fischen eine sensationelle Ausnahme. Er erwärmt sein Blut, ähnlich wie es Vögel und Säugetiere tun, haben US-Forscher herausgefunden. Seine Körpertemperatur liegt dadurch bis zu fünf Grad höher als die des Wassers. In seinem kalten Lebensraum macht ihn diese Anpassung zu einem besonders flinken Räuber, schreiben die Forscher im Magazin "Science".
Warmblütiger Fisch: Der Gotteslachs (Lampris guttatus) bringt seine Körpertemperatur auf bis zu fünf Grad wärmer als das umgebende Wasser.

Warmblütiger Fisch: Der Gotteslachs (Lampris guttatus) bringt seine Körpertemperatur auf bis zu fünf Grad wärmer als das umgebende Wasser.

"Kalt wie ein Fisch" - die Wassertiere sind geradezu sprichwörtlich für ihre Kaltblütigkeit bekannt. Zusammen mit Amphibien und Reptilien gehören sie zu den wechselwarmen Tieren. Deren Körpertemperatur entspricht normalerweise den Umgebungswerten. Damit sparen sie die nötige Energie und damit auch Futter, um so wie Säugetiere und Vögel eigene Körperwärme zu produzieren. Allerdings bekommen sie bei kaltem Wetter, in der Nacht oder gar im Winter Schwierigkeiten: Sie werden langsam und träge, oder verfallen sogar vollständig in Kältestarre.

Deutlich warmblütiger als Thunfische


Es war bereits bekannt, dass es unter den Fischen Vertreter gibt, die nicht komplett wechselwarm sind: Thunfische und Schwertfische werden als "partiell endotherm bezeichnet". Sie erzeugen durch die Aktivität ihrer großen Muskelmasse Wärme, die bestimmte Bereiche ihres Körpers auf höhere Temperaturen als die des Wassers bringen. Der Gotteslachs geht mit seinem Konzept deutlich über diese teilweise Warmblütigkeit hinaus, berichten die Forscher um Nicholas Wegner vom NOAA Fisheries' Southwest Fisheries Science Center in La Jolla.

Die bis zu 1,80 Meter langen ovalen Fische kommen in vielen kühleren Meeresregionen der Erde vor - gelegentlich auch in der Nordsee. Als Einzelgänger jagen sie dort im freien Tiefenwasser Kalmare und Fische. Sie sind als Beifang geschätzt, da ihr fetthaltiges, rotes Fleisch sehr schmackhaft ist. Auf die besonderen Eigenschaften der Gotteslachse wurden Wegner und Kollegen aufmerksam, als sie Proben von Kiemengewebe eines gefangenen Tieres untersuchten.


Fünf Grad wärmer als das Wasser


Sie stellten fest: Blutgefäße, die warmes Blut aus dem Körper in die Kiemen des Fisches bringen, wickeln sich gezielt um diejenigen Adern, die das kalte sauerstoffreiche Blut aus den Atmungsorganen führen. Dieses Design ist in den Ingenieurwissenschaften als Gegenstromwärmeaustausch bekannt. Auf diese Weise wir das gesamte Blut, das von den Kiemen in alle Teil des Körpers fließt aufgeheizt.

Die Wärme zur Heizung des Blutes erzeugt der Gotteslachs vor allem durch konstantes Schlagen mit seinen Brustflossen. Um Wärmeverlust zu vermeiden, ist das Wärmeaustauschsystem zusätzlich in spezielle Fett-Isolierschichten eingebettet, berichten die Forscher. Unterm Strich erreicht der Fisch mit diesem Konzept eine Körpertemperatur, die etwa fünf Grad höher liegt als die des Wassers.

Überraschend clevere Strategie


Den Forschern zufolge schafft sich der Gotteslachs damit eine für seine Zwecke ideale Betriebstemperatur. "Vor unserer Entdeckung dachte ich, dass es sich um einen langsamen Fisch handelt, so wie die meisten anderen in kalten Umgebungen. Doch nun ist klar, dass der Gotteslachs ein sehr flinker Räuber ist", sagt Wegner. Die erhöhte Körpertemperatur steigert dabei die Leistung seiner Muskeln, der Augen und des Gehirns, erklärt der Forscher.

"Die Natur überrascht uns immer wieder mit cleveren Strategien", sagt Wegner. "Es ist schwer warm zu bleiben, wenn man von kaltem Wasser umgeben ist, aber der Gotteslachs hat eine Möglichkeit entwickelt". Dem Forscher zufolge ist damit nun auch klar: "Das System des Gegenstromwärmeaustauschs wurde von Fischen erfunden, lange bevor der Mensch es sich zu Nutze gemacht hat", so Wegner. (Science, 2015; doi: 10.1126/science.aaa8902)
(Science, Wegner et al., 15.05.2015 - MVI)