Das Geheimnis des Winterschlafs

„Eines der größten Wunder beim Winterschlaf ist die Tatsache, dass die Organe diesen langen Ausnahmezustand unbeschadet überstehen.“

Die kontrollierte Absenkung der Körperfunktionen hat ein wichtiges Ziel: das Einsparen von Energie. Tatsächlich ist der Torporzustand so effizient, dass manche Tiere eine Energieeinsparung von bis zu 99 Prozent gegenüber dem Normalzustand erreichen. Dabei nutzen sie Torpor ganz unterschiedlich. Kolibri oder Zwerghamster etwa gehen nur für ein paar Stunden in den Torporzustand – Biologen sprechen dabei von Tagestorpor. Andere Tierarten wie Igel, Murmeltier und Siebenschläfer hingegen haben Torporphasen von mehreren Tagen oder sogar Wochen – der klassische Winterschlaf. „Eines der größten Wunder beim Winterschlaf ist es, dass die Organe diesen langen Ausnahmezustand unbeschadet überstehen“, sagt Lisa Warnecke. „Auch nach monatelanger Unterkühlung sind alle Organe blitzschnell wieder einsatzbereit.“ Die Hamburger Biologin, die vor Kurzem nach Australien gezogen ist, hat das Buch „Das Geheimnis der Winterschläfer“ geschrieben und dafür winterschlafende Tiere auf der ganzen Welt aufgespürt: Igel im heimischen Deutschland, Fledermäuse in Höhlen eisiger kanadischer Wälder und Bilchbeutler – eine kleine Beuteltierart – im fernen Australien. Da Lisa Warnecke die Winterschläfer im Freiland und nicht im Labor erforscht, stattet sie die Tiere mit Sendern auf oder unter der Haut aus, die konstant ihre Körpertemperatur messen.

In ihrem Buch räumt Lisa Warnecke mit weit verbreiteten Irrtümern auf: etwa dem, dass die Tiere monatelang nur regungslos daliegen. „Igel zum Beispiel wachen ungefähr alle zehn Tage aus dem Torporzustand auf. Dann werden alle körpereigenen Prozesse wieder hochgefahren und Körpertemperatur, Stoffwechsel und Herzschlag laufen wieder auf normalem Niveau“, sagt die Forscherin. Diese Aufwärmphasen kosten die Tiere enorm viel Energie – ihre mühselig im Sommer angefutterten Fettpolster schmelzen dahin. „Die Gründe für die Aufwärmphasen bei Winterschläfern sind nach wie vor unbekannt. Denkbar ist, dass sie die Immunabwehr aktivieren, die Organe regenerieren, Stoffwechselgifte ausscheiden oder Schlaf nachholen“, sagt Lisa Warnecke.

Auch die Auslöser für den Winterschlaf geben den Forschern immer noch Rätsel auf. Während manche Winterschläfer stark temperaturabhängig sind, richten sich andere nach der Tageslänge. „Torpor ist allerdings vor allem ein Zustand, der eintritt, wenn zu wenig Wasser oder Nahrung vorkommt“, erklärt Lisa Warnecke. Auch eine Dürrezeit oder extreme Hitze können also bei manchen Tieren Torpor auslösen – bei Fettschwanzmakis auf Madagaskar zum Beispiel, wie die Biologin in ihrem Buch beschreibt. Ihren Namen erhielten die zu den Primaten zählenden Lemuren durch die Fähigkeit, in ihrem buschigen Schwanz Fett zu speichern. In der Trockenzeit und bei geringem Nahrungsangebot ziehen sie sich in Baumstämme zurück und können im Torpor wochenlang von diesen Fettreserven leben. Dabei sind sie im Tagesverlauf großen Temperaturschwankungen ausgesetzt: von 10 Grad am Morgen bis auf 35 Grad am späten Nachmittag. Die Körpertemperatur der Tiere verändert sich im Torporzustand dabei passiv mit, so dass die Schwankungen bis zu 20 Grad betragen.

„Ein winterschlafendes Murmeltier fühlt sich an wie ein Stück Schweinebraten, das man gerade aus dem Kühlschrank holt.“

Die Körpertemperatur ist für die Forscher ein wichtiger Indikator: Befindet sich ein Winterschläfer im Torpor, kühlt sein Körper auf ungefähr ein Grad über der Umgebungstemperatur aus. Unangefochtener Rekordhalter unter den winterschlafenden Säugetieren ist das Arktische Ziesel mit einer Körpertemperatur von minus 2,9 Grad – dabei gefriert weder das Gehirn noch das Blut der Erdhörnchen. Bei den meisten Tieren liegt der Schwellenwert allerdings bei vier bis fünf Grad Körpertemperatur. „Wenn die Umgebungstemperatur niedriger wird, müssen die Tiere mehr Energie und damit mehr Fettreserven verbrauchen, um ihre Minimaltemperatur zu halten“, sagt Sylvia Ortmann vom Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung. Sie hat über den Winterschlaf bei Murmeltieren promoviert und erforscht seit 20 Jahren, wie sich Tiere an jahreszeitliche Veränderungen anpassen. „Ein winterschlafendes Murmeltier fühlt sich an wie ein Stück Schweinebraten, das man gerade aus dem Kühlschrank holt“, sagt die Stoffwechselphysiologin schmunzelnd. „Und dennoch: Je nach Körpergröße können die Tiere innerhalb von einer halben bis zu drei Stunden von 4 Grad wieder auf 37 Grad hochheizen.“ Dabei erwärmt sich die vordere Körperhälfte viel schneller als die hintere. „Wir haben einmal ein Murmeltier gemessen, das vorne schon 32 Grad Körpertemperatur hatte und hinten erst 15 Grad. Das heißt, es konnte vorne schon zuschnappen, während es hinten noch nicht weglaufen konnte“, erzählt Sylvia Ortmann.

Auch andere Winterschläfer zeigen erstaunliche Fähigkeiten im Zusammenhang mit dem Winterschlaf – etwa der einheimische Siebenschläfer. Bei diesem kleinen Nager wurde die bislang längste Winterschlafdauer im Freiland gemessen: ganze elf Monate. Im Jahr der Rekordleistung war die sogenannte Mast ausgeblieben, das heißt die Bäume trugen weniger Früchte. Die Siebenschläfer scheinen das schon vorab zu wissen, erklärt Sylvia Ortmann: „Sie kommen aus dem Winterschlaf und müssen entscheiden, reproduziere ich in diesem Jahr oder lasse ich es sein? Niemand weiß genau, wie sie das wissen können, aber in Jahren, in denen die Mast ausbleiben wird, gehen sie quasi unmittelbar wieder in den Winterschlaf.“ Die Siebenschläfer scheinen also bewusst für ihren Nachwuchs ein besseres Jahr auszuwählen und die eigenen Energiereserven zu schonen. Fledermäuse wiederum wenden einen erstaunlichen Trick an, um sich und den Nachwuchs durch schlechte Zeiten zu bringen: Sie trennen einfach den Akt der Paarung von der Befruchtung. Das Fledermausweibchen bewahrt die Spermien während des Winterschlafs in den Eileitern auf. Direkt danach geschieht erst die Befruchtung. Bis zu 190 Tage liegen so zwischen Paarung und Befruchtung.