Immer wenn der Winter kommt, zögern die Menschen, wegen des beißenden Windes nach draußen zu gehen, und bereiten Wintersachen für das kalte Wetter vor. Es ist leicht zu sehen, wie Menschen in Daunenjacken oder Pelzmänteln eilig und mit hängenden Schultern laufen. Wie ertragen dann die Tiere, die keine Häuser zum Schutz vor dem Wind oder dicke Kleidung haben, die große Kälte?
Der kälteste Ort der Erde ist die Antarktis. Nur 2 % der Oberfläche der Antarktis sind der Erde ausgesetzt, der Rest ist mit 2 km dickem Eis bedeckt. Die durchschnittliche Temperatur in der Antarktis beträgt im Winter -56,7 ℃ und kann bis auf -91,2 ℃ sinken. Manchmal bläst der Wind mit über 50 m/s an der Küste. Die Antarktis, die sich erst mit dem Erfolg der Expeditionen im 20. Jahrhundert zu entfalten begann, ist ein extremer Raum. Doch selbst in der Antarktis, die wie ein weißer, karger Kontinent aussieht, auf dem nichts leben kann, gibt es viele Lebewesen, die dort leben.
Die Mikroorganismen der Antarktis ertragen die Kälte durch eine chemische Methode: Sie produzieren Gefrierschutzmittel, die das Wachstum von Eiskristallen unterbrechen, indem sie sich mit Wassermolekülen verbinden.
Eisfische, die im Südpolarmeer rund um die Antarktis leben, sind genau wie ihr Name farblos. Das liegt daran, dass ihr Blut kein Hämoglobin enthält. In ihrem Körper wird Glycerin synthetisiert; Glycerin ist eine Art Flüssigkeit, die hinzugefügt wird, um den Gefrierpunkt der Gefrierschutzflüssigkeit zu senken. Genau wie die Mikroorganismen überwinden auch viele Fische in der Antarktis die Kälte, indem sie die Gefrierschutzmittel nutzen.
Die Antarktis ist ein Lebensraum für verschiedene Arten von Lebewesen, darunter kaum sichtbare Mikroorganismen, Pinguine, Wale und Robben. Unter ihnen sind die Kaiserpinguine, die Herren der Antarktis, nicht wegzudenken. Kaiserpinguine, die mit ihrem watschelnden und wie ein Frack aussehenden Fell bezaubernd aussehen, sind in der Antarktis tatsächlich mit ihrem ganzen Körper der extremen Kälte ausgesetzt. Unter den in der Antarktis lebenden Pinguinen sind Kaiserpinguine die einzigen Pinguine, die mitten im Winter Eier legen und sich um die Jungen kümmern. Der Ort, an dem Kaiserpinguine leben, ist so kalt, dass selbst ihre Feinde es nicht wagen können, dort zu leben, sodass sie sich sicher um ihre Jungen kümmern können.
Kaiserpinguine haben verschiedene Möglichkeiten, das extreme Klima in der Antarktis zu überwinden. Wenn man einen Pinguin sieht, der aus dem Meer auf das Eis springt, sieht er klatschnass aus, aber das Innere des Fells ist überhaupt nicht nass. Das verdanken sie ihrem wasserdichten Fell. Das dünne Flaumhaar, das auf dem innersten Teil des Fells wächst, bildet eine Luftschicht, die mit ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit die Wärmeabgabe blockiert und den Körper warm hält, und das dickste Integument, eine Fettschicht, trägt dazu bei, die Körpertemperatur genau wie ein dickes Fell zu halten.
Und was ist mit dem Körperteil, der nicht mit Fell bedeckt ist? Die Fußsohlen, die mit dem Eis in Berührung kommen, bestehen aus Kapillargefäßen, die „Wundernetz“ genannt werden und Erfrierungen verhindern. Dank des Wundernetzes wird das kalte Blut in der Nähe der Füße, die mit dem Eis in Berührung kommen, durch das warme Blut erwärmt, das vom Herzen kommt und in das Herz eintritt, und das warme Blut, das vom Herzen kommt, kühlt sich ab und fließt dann in die Füße. Dem Bericht zufolge haben die Füße von Polarfüchsen und Hunden eine ähnliche Struktur.
Der lustige Watschelgang der Pinguine, für den sie bekannt sind, ist ebenfalls eine sehr wissenschaftliche Methode, um die Kälte zu überwinden. Beim Laufen neigt sich der Körper der Pinguine nach rechts und links und hält vorübergehend inne. Diese Art des Gehens spart 80 % der Energie und hilft ihnen, den Winter zu überstehen, wenn es nicht viel zu fressen gibt.
Dennoch ist es nicht einfach, mit der extremen Kälte in der Antarktis zurechtzukommen, obwohl die Tiere auf einzigartige Weise auf den Winter vorbereitet sind. Wann immer ein beißender Wind weht, rücken sie dicht zusammen und teilen sich gegenseitig ihre Körpertemperatur. Als ob sich Mehlteig dehnt, drehen sich die Pinguine alle 30 bis 60 Sekunden wie Wellen, sodass die Pinguine auf der äußeren Schicht nach und nach ins Innere gelangen können. Wenn die Pinguine ihre Position von innen nach außen verlagern und umgekehrt, teilt die ganze Gruppe die warme Körpertemperatur. Dies wird „Kuscheln“ genannt. Wenn sich Hunderte oder Tausende von Pinguinen zusammendrängen, bietet sich ihnen ein großartiges Bild.
Im Gegensatz zur Antarktis besteht die Arktis aus einem riesigen Ozean, der von Kontinenten und auch von Eisbergen umgeben ist, die im Meer treiben. In der Arktis, die auf der gegenüberliegenden Seite der Antarktis liegt, gibt es Tiere, die genauso wie in der Antarktis mit der Kälte zurechtkommen. Ein typisches Beispiel ist der Polarfuchs. Viele Tiere, die mit der Kälte zurechtkommen, verkleinern die Oberfläche ihres Körpers, um weniger Wärme zu verlieren. Deshalb sind viele Tiere, die in der Antarktis und der Arktis leben, rundförmig und haben viel Fett und kleine Füße. Polarfüchse haben ebenfalls große Körper, kleine Ohren und stumpfe Beine und Schwänze, die ihnen helfen, die Körperwärme zu bewahren.
Sattelrobben, die im kalten arktischen Ozean schwimmen, sind stark in der Kälte, weil sie wie Pinguine eine dicke Fettschicht unter der glatten Epidermis haben. Ihre Augen, die kein Fell und keine Fettschicht haben, sind jedoch schutzlos ausgeliefert, wenn sie ins Meerwasser eintauchen. Daher schützen sie ihre Augen mit einer „Membran“, einer durchsichtigen Schicht, die die Hornhaut bedeckt.
Eisbären, die uns zuerst in den Sinn kommen, wenn wir an die Arktis denken, haben im Gegensatz zu ihrem weißen Aussehen eine schwarze Haut. Die schwarze Haut absorbiert das Licht, was dazu beiträgt, ihre Körpertemperatur in der kalten Jahreszeit zu halten. Streng genommen ist das Fell der Eisbären, das so weiß wie Schnee aussieht, nicht weiß. Ihr Fell sieht weiß aus, weil seine Struktur einer leeren, halbtransparenten Plastikröhre ähnelt und es das meiste Licht reflektiert. Der Grund, warum das Fell einiger Eisbären im Zoo grün aussieht, ist, dass sich in den leeren Stellen des Fells grüne Algen festgesetzt haben. Da der leere Raum des Fells mit Luft gefüllt ist, wird der Isolationseffekt verstärkt. Außerdem haben Eisbären zwei Fellschichten: kurzes Fell, das dicht gewachsen ist, und langes Fell, das wasserdicht ist. Deshalb können Eisbären ohne Probleme im eiskalten Meer schwimmen.
Genau wie Pinguine und Eisbären haben viele Tiere ein Fell, das geeignet ist, die Kälte zu überstehen. Wir müssen nicht einmal so weit gehen wie in die Antarktis oder die Arktis. Auch in unserer Umgebung kann man leicht auf Tiere treffen, die ein Fell haben, um der Kälte zu trotzen. Es handelt sich in der Regel um Lämmer oder Alpakas, die in den Alpen leben, wo die Tagestemperaturen stark schwanken; da ihr Fell aus dem Protein Keratin besteht, ist es flexibel und lockig. Der Grund dafür ist die einzigartige Struktur des Keratins, dessen Molekülketten spiralförmig verdreht sind. Diese Struktur verleiht dem Fell Festigkeit. Es wird nicht beschädigt oder geschnitten, selbst wenn es bis zu 30.000 Mal gefaltet wird, und es ist stark genug, um ohne Änderung der Struktur um ein Drittel seiner Länge gedehnt zu werden.
Die meisten Menschen denken, dass dickes Fell wärmer ist, aber je dünner das Fell ist, desto wärmer ist es. Denn wenn das Fell dünner ist, ist die Luftschicht zwischen den Fellen dicker. So ist es auch bei Enten- oder Gänsefell, das als Füllung für Winterjacken dient. Die Federn der Vögel haben eine detaillierte Struktur, bei der die Widerhaken an einem Schaft befestigt sind, der viel Luft dazwischen lässt. Nur so können die Vögel den kalten Winter überleben. Es wurden zwar verschiedene Kunstfasern erfunden, aber die Menschen greifen immer noch zu natürlichen Materialien wie Federn, wenn der kalte Winter kommt. Das liegt daran, dass die natürlichen Materialien viel wärmer sind als die künstlichen.
Die Polarregionen der Erde! Selbst in den Regionen, in denen es nur kalten und heftigen Wind gibt, existiert noch Leben. Die Tiere in den Polarregionen ertragen die extreme Kälte auf ihre eigene Art und Weise und erhalten ihr Leben. Wie sind die Körperstrukturen und Überlebensmethoden der Tiere beschaffen, die den strengen Winter überstehen?
- Quellenangabe
- K. Madefessel-Herrmann u.a., Chemie Rund um die Uhr, Wiley-VCH; Auflage: 1, 2004
- Lee Seong-gyu, How Animals Cope with Piercing Cold (auf Koreanisch, 동물들이 ‚칼추위‘ 견디는 비결), Science Times, Jan. 11, 2012
- Lee Yeong-wan, How Do Penguins Endure the Cold? (auf Koreanisch, 펭귄은 어떻게 추위를 견딜까), Joseon Ilbo, Dez. 10, 2012
- Choi Jong-uk, How Come Penguins Don¡¯t Freeze in the Antarctic? (auf Koreanisch, 펭귄이 남극에서 얼지 않는 이유는?), KISTI Science Fragrance, Aug. 17, 2007
- Kim Ung-seo, Wie Bären in der Arktis überleben (auf Koreanisch, 곰이 북극에서 살아남는 비법), KISTI Science Fragrance, Nov. 20, 2013