Als Winterschlaf bezeichnet man einen schlafähnlichen Zustand, in den bestimmte endotherme oder homoiotherme Tiere - manche Säugetiere und wenige Vögel - unter Herabsetzung ihrer Körpertemperatur während der kalten Jahreszeit verfallen.
Einzelne Säugetiere (wie die Fledermäuse) halten einen unterbrochenen Winterschlaf, andere (wie der Siebenschläfer, die Haselmaus, der Igel, der Hamster, das Murmeltier oder das Ziesel) einen lang andauernden Winterschlaf mit höchstens kürzeren Unterbrechungen.
Das Verhalten der Winterschläfer in der kalten Jahreszeit
Die Winterschläfer suchen im Herbst Orte auf, in denen sie vor der strengen Kälte geschützt sind: hohle Baumstämme, Erdhöhlen und dergleichen und polstern sie mit Heu, Stroh, Blättern, Haaren, Wolle und anderen Materialien aus. In dem so ausstaffierten Unterschlupf verbringen sie meist zu mehreren Tieren mit zusammengezogenem, abgekugeltem Körper und geschlossenen Augenlidern den Winter in einem energetischen Sparzustand, dem so genannten Torpor. Ihre normale Körpertemperatur sinkt dabei meist auf Werte zwischen 9 und 1 Grad Celsius ab. Alle Körperfunktionen sind in diesem Zustand stark vermindert. Die Atmung ist sehr schwach, der Herzschlag enorm verlangsamt und die Empfindlichkeit gegenüber äußeren Reizen gering. Murmeltiere senken zum Beispiel während des Winterschlafs ihre Körpertemperatur von 39 auf bis zu 7 Grad Celsius ab. Ihr Herz schlägt statt 100 mal nur noch 2 bis 3 mal pro Minute. Zudem werden minutenlange Atempausen eingelegt. Die Absonderungsprodukte des Darmkanals und der Leber sammeln sich im unteren Teil des Darms an und werden gleich nach dem Erwachen entleert. Nahrung wird während der Zeit des Schlafes nicht aufgenommen, höchstens zwischendurch, in den gelegentlichen Wachphasen. Die Tiere zehren stattdessen von ihren Fett-Reserven. Ein spezielles braunes Fettgewebe, das im Schulter- und Nackenbereich liegt, dient zusätzlich dem Energiegewinn, besonders auch dann, wenn die Tiere bei erhöhten Außentemperaturen wieder aus ihrem Winterschlaf aufwachen, was etliche Stunden dauert. In der Spätphase des Aufwachens wird der Körper vor allem durch Muskelzittern wieder auf Normaltemperatur gebracht.
Untersuchungen der Universität Wien an Zieseln haben gezeigt, dass der mehrmonatige Winterschlaf negative Auswirkungen auf die Gedächtnisleistungen der Winterschläfer hat. Im Vergleich zu Tieren, die keinen Winterschlaf gehalten hatten, waren die Ziesel nach ihrer langen Schlafphase nicht mehr in der Lage, vorher erlernte Aufgaben zu lösen (zum Beispiel einen Weg im Labyrinth zu finden oder den Hebel eines Futterautomaten zu bedienen). Eine Erklärung dafür könnte die niedrige neuronale Aktivität während des Torpors sein. Man hat sogar nachgewiesen, dass Verbindungen zwischen Nervenzellen im Gehirn während des Winterschlafs abgebaut werden.
Die Dauer des Winterschlafs
Die Dauer des Winterschlafs ist bei den einzelnen Winterschläfern unterschiedlich. Hamster schlafen 2 bis 3,5 Monate lang, Igel 3 bis 4 Monate. Siebenschläfer verbringen stattliche 6 bis 7 Monate im Winterschlaf (daher auch ihr deutscher Name!). Man darf jedoch nicht der falschen Vorstellung unterliegen, dass es sich beim Winterschlaf um einen mehrmonatigen Dauerschlaf ohne Pause handelt. Vielmehr verläuft der Schaf meist in Abschnitten, wobei sich längere Phasen der Ruhe mit stark reduziertem Stoffwechsel mit kurzen Wachphasen abwechseln. Zu oft dürfen die Tiere während des Winters allerdings nicht aufwachen, weil jede zwischenzeitliche Aufwachphase an den Energiereserven zehrt, so dass die Fettdepots zu früh aufgebraucht würden und für den eigentlichen Aufwachvorgang im Frühjahr nicht mehr zur Verfügung stünden.
Sozialer Winterschlaf
Manche Winterschläfer wie die Murmeltiere halten sogar einen sozialen Winterschlaf. In jedem Bau ruhen bis zu 20 Eltern- und Jungtiere eng nebeneinander, so dass sie sich gegenseitig aufwärmen können, wenn die winterlichen Temperaturen zu stark absinken. Das erhöht die Chancen vor allem der Jungtiere, die über weniger Energiereserven verfügen, auch härtere Winter zu überstehen.
Mögliche Auslöser für den Winterschlaf
Als Auslöser für den lang anhaltenden Ruhezustand wurden traditionell äußere Faktoren wie das Sinken der Außentemperaturen oder der Nahrungsmangel im Herbst angeführt. Doch sollen nach Ansicht von Experten neben den kürzeren Tageslängen als Signalgeber vor allem innere Faktoren wie die Umstellung des Hormonhaushalts oder die innere Uhr, die einem jahreszeitlich bedingten Rhythmus unterworfen ist, für die Auslösung des Winterschlafs verantwortlich sein. So scheint die innere Uhr die Bildung von Fettdepots und dies wiederum die Schlafbereitschaft zu beeinflussen. Selbst der narkotisierende Einfluss einer höheren Kohlendioxidkonzentraton in den Schlafhöhlen wurde als auslösender Faktor für den Winterschlaf diskutiert.
Das Aufwachen im Frühjahr
Die genaue Ursache für das Aufwachen im Frühjahr ist immer noch nicht genau bekannt. Steigende Umgebungstemperaturen und die Anreicherung von zu vielen Stoffwechselendprodukten im Körperinneren könnten als Wecksignale dienen. Jedenfalls muss der Winterschläfer während der Aufwachphase nach und nach seine Körpertemperatur erhöhen. Hormonelle Einflüsse sorgen dafür, dass das braune Fettgewebe zwecks Energiegewinn zur Wärmeerzeugung abgebaut wird. Sind 15 Grad Celsius erreicht, setzt das Muskelzittern zur weiteren Temperaturerhöhung ein. Der Brust- und Kopfbereich mit den lebenswichtigen Organen wird dabei schneller erwärmt als der übrige Körper.
Winterschlaf haltende Vögel
Der Winterschlaf kommt nicht nur bei Säugetieren vor. Auch bei einigen Vögeln kennt man winterschlafähnliche Zustände. So reduzieren die Kolibris bei Nahrungsmangel oder Kälteeinbrüchen ihren Stoffwechsel und fallen in eine Schlafstarre. In unseren Breiten verfallen bei Hungerperioden junge Mauersegler während des Schlafes in einen poikilothermen (wechselwarmen) Zustand, ohne dass die Körpertemperatur so stark herabgesetzt würde wie bei echten Winterschläfern. Längere Zeiträume des Winterschlafs wie bei Säugetieren gibt es bei Vögeln jedoch nicht.
Abgrenzung
Winterruhe
Die Winterruhe der Braunbären in ihren Höhlen ist nicht mit dem beschriebenen Winterschlaf zu verwechseln, weil die Körpertemperatur der Bären während ihrer längeren Ruhephase nie so stark abfällt wie bei den echten Winterschläfern. Winterruhephasen ohne eine größere Absenkung der Körpertemperatur gibt es auch bei Dachsen, Eichhörnchen und Waschbären. Die betreffenden Tiere sind allerdings während ihrer Winterruhe häufig wach und wechseln auch öfter die Schlafposition. Braunbären dagegen verbringen bis zu sieben Monate in ihrer Bärenhöhle in einem Dämmerschlaf, wobei sie weder Kot abgeben noch urinieren und auch nicht fressen oder trinken, sondern allein von ihren Fettreserven leben. Amerikanische Wissenschaftler haben herausgefunden, dass für diesen Dämmerzustand das Winterruhehormon HIT (Hibernation Induction Trigger) verantwortlich ist. Diese Substanz ermöglicht es den Bären, ihre lange Winterruhe zu überstehen, ohne dabei an Muskelkraft einzubüßen. Ein Mensch würde bei einer ähnlich langen Ruhephase, etwa im Krankenbett, rund 90 Prozent seiner Muskelkraft verlieren.
Winterliche Ruhezustände bei Hirschen und Rehen
In jüngster Zeit wurde zur Winterzeit auch ein Ruhezustand mit einem Abfall der Körpertemperatur auf bis zu 15 Grad Celsius bei einheimischen Hirschen und Rehen festgestellt. Durch die Ruhephase bei gleichzeitiger Herabsetzung ihrer Stoffwechselaktivität sind die Tiere in der Lage, die kalte Jahreszeit besser zu überstehen. Doch wird man auch hier nicht von einem echten Winterschlaf sprechen können.
Eine andere Erscheinung ist der Sommerschlaf, den Krokodile und Schlangen der heißen Regionen während der trockenen Jahreszeit, meist unter einer Schlammdecke verborgen, halten. Einen ähnlichen Sommer- oder Trockenschlaf halten in unseren Breiten bei Wärme und Wassermangel auch die Weinbergschnecken.
Literatur
Martin Eisentraut: Der Winterschlaf mit seinen ökologischen und physiologischen Begleiterscheinungen. Jena 1956
Ralf Elvert: Kardiorespiratorische und metabolische Reaktionen während des Eintritts in den Winterschlaf beim Siebenschläfer, Glis glis. Marburg 2001
Gerhard Körtner: Winterschlaf und seine Auswirkungen auf den Energiehaushalt beim Alpenmurmeltier (Marmota marmota). Diss. Marburg 1991
Erwin Kulzer: Winterschlaf: mit 7 Tabellen. Staatliches Museum für Naturkunde, Stuttgart 1981
Paul Raths: Tiere im Winterschlaf. 2. Aufl., Leipzig 1977
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