Überleben im Winter: Überwinterungsstrategien von Tieren und Pflanzen

Menschen sind spezielle Lebewesen: Obwohl sie sich zu grösstenteils haarlosen Geschöpfen entwickelt haben, machen uns die unterschiedlichen Temperaturen auf unserem Heimatplaneten kaum etwas aus. Sie machen sich ihre Umgebung zunutze und können so ohne Probleme das ganze Jahr hindurch ihrem gewohnten Alltag nachgehen. Pflanzen und Tiere hingegen haben ihre eigenen Methoden, die temperaturbedingten Herausforderungen der Jahreszeiten unversehrt zu überstehen. Wie die Jahreszeiten und Temperaturunterschiede überhaupt erst entstehen und welche Strategien die verschiedenen Erdbewohner anwenden, erfährst Du in dieser Zusammenfassung.

Temperaturunterschiede auf der Erde

Um die verschiedenen Überlebensstrategien zu verstehen, ist es gut, wenn Du weisst, weshalb es diese Temperaturunterschiede überhaupt gibt. Dabei gibt es zwei wichtige Faktoren, die die Temperatur und das Klima bestimmen: Die geografische Lage und welche Jahreszeit dort gerade herrscht.

Die geografische Lage

Dank des Lichts und der Wärme der Sonne konnte auf der Erde Leben entstehen. Die Strahlen der Sonne treffen geradlinig auf die Erdoberfläche auf. Da die Erde aber eine Kugel ist, erreichen die Sonnenstrahlen die Oberfläche aber in unterschiedlichen Winkeln. Am Äquator treffen sie sehr senkrecht ein, an den Polen wiederum stumpfwinklig. Die gleiche Menge an Energie trifft auf verschieden grosse Flächen auf. Wie Du auf der Grafik erkennen kannst, legt die Strahlung der Sonne an den Polen ausserdem einen längeren Weg durch die Erdatmosphäre zurück als am Äquator. Je länger der Weg, desto weniger Energie erreicht die Oberfläche.

Die Jahreszeiten

Da die Erdachse schief ist, neigt sich für jeweils ein halbes Jahr der Nordpol und für das andere Halbjahr der Südpol der Sonne zu. Dadurch entstehen dann die Jahreszeiten. Wenn auf der Nordhalbkugel Sommer herrscht, geht am Südpol monatelang die Sonne nicht mehr auf. Zwischen den Polen und dem Äquator herrschen aber weiterhin moderatere Temperaturen.

Überleben unter extremen Bedingungen

	Dromedar	Eisbär
Lebensraum	Wüste: In der Wüste ist Wasser ein seltenes Gut. Auch Futter ist dadurch nur schwer zu finden. Tagsüber ist es sehr heiss, während die Nächte sehr kalt sind.	Arktis: Um den Nordpol herum herrschen Temperaturen von -30° Celsius.
Nahrungs- bzw. Wasserknappheit	Dromedare trinken innerhalb von kürzester Zeit bis zu $100$ Liter Wasser, wenn sie eine Wasserquelle finden. Dieses speichern sie in ihrem Körper ab und können so bis zu zwei Wochen ohne Wasseraufnahme in der Wüste überleben.	Robben stehen ganz hoch auf dem Speiseplan, denn ihr Fleisch enthält viel Fett, welches den Eisbären viel Energie liefert. Um Robben zu erlegen, müssen Eisbären nicht selbst einen Tauchgang machen: Sie warten einfach neben einem Atemloch im dicken Eis und schlagen zu, wenn ihre Beute zum Luftholen an die Oberfläche kommt.
Fettreserven	Der Höcker auf dem Rücken eines Dromedars ist sein Markenzeichen. Dieser soll jedoch nicht nur komisch aussehen: Darin speichert es Fett (nicht Wasser!), welches ein schlechter Energieleiter ist und somit den Körper vor zu starkem Aufheizen schützt.	Auch Eisbären haben eine Fettschicht: Diese liegt unter ihrer Haut und ist sehr dick. Sie dient einerseits dem Schutz gegen die Kälte und andererseits als Nährstoffspeicher.
Ausgleichsstrategien	Trotz der Hitze und der trockenen Luft haben sie einen geringen Wasserverlust. Sie schwitzen erst, wenn die Temperatur mittags auf bis zu $42°$ Celsius steigt. Urin geben sie nur wenig ab, und bei der Verdauung wird ihrer Nahrung viel Wasser entzogen, wodurch ihr Kot trocken ist. Ausserdem befeuchten sie beim Ausatmen ihre trockenen Nasenschleimhäute, wodurch das Wasser in ihrem Körper bleibt.	Dank ihrer isolierenden Fettschicht und ihres grossen Körpervolumens verlieren Eisbären nur wenig Körperwärme. Die unvermeidbaren Verluste machen sie wieder wett, indem sie die ihre energiereiche Nahrung umsetzen.
Fell	Dromedare haben sehr dichtes Fell, das sie sowohl vor der Hitze als auch der Kälte schützt.	Das Fell über ihrer schwarzen Haut besteht aus hohlen Haaren. Diese sind für die Isolierfunktion ideal. Die Haut der Eisbären ist schwarz, da so besser und mehr Sonnenenergie aufgenommen werden kann als bei anderen Hauttönen.
Füsse	Die Fusssohlen von Dromedaren sind gespalten und mit dicken Hornschwielen - also Hornhaut - versehen. Dadurch können sie problemlos durch den heissen Sand gehen.	Die Tatzen eines Eisbären sind fast komplett behaart. Einzig die Fussballen sind haarlos, damit sie auf dem Eis nicht ausrutschen.
Weitere Besonderheiten	Sandstürme sind in der Wüste keine Seltenheit. Damit keine Sandkörner in ihre Augen, Nasenlöcher und Ohren geraten, können Dromedare diese dicht verschliessen.	Eisbären haben kleine Ohren, denn grosse Extremitäten haben einen grossen Wärmeverlust zur Folge. Dies gilt übrigens für alle Tierarten. Ein gutes Beispiel sind Füchse: Während Polarfüchse einen grösseren Körper und kleinere Ohren haben, sind Fenneks (Wüstenfüchse) klein, haben aber dafür riesige Ohren.

Überwinterungsstrategien in der Tierwelt

Diese Strategien machen sich nicht nur die am Äquator und an den Polen lebenden Tiere zunutze, sondern auch diejenigen, die zwischen diesen Breitengraden einheimisch sind. Vor allem die Kälte im Winter stellt für sie eine grosse Herausforderung dar. Amseln plustern ihr Gefieder auf. Wie auch Haustiere, beispielsweise die Hauskatze, haben Polarfüchse ein Sommer- und ein Winterfell.

Strategie	Winterschlaf	Winterruhe	Kältestarre an Land	Kältestarre im Wasser
Beispiel	Igel	Eichhörnchen	Blindschleiche	Frosch
Körpermerkmale	Igel sind gleichwarme Tiere. Das heisst, sie können ihre Körpertemperatur selbst regulieren. Ausserdem sind sie dämmerungs- und nachtaktiv.	Auch Eichhörnchen sind gleichwarme Tiere. Sie sind flinke Kletterer und haben einen ausgezeichneten Geruchssinn. Zudem sind sie Nesthocker. Das heisst, dass die Jungtiere vollständig auf ihre Eltern angewiesen sind, bis sie acht bis 10 Wochen alt sind.	Wechselwarm	Wechselwarm Lungen- und Hautatmung
Nahrung und Fettreserven	Igel sind Insektenfresser. Sie fressen aber auch Würmer, Schnecken und Eier. Nur Igel, die mindestens ein halbes Kilogramm wiegen, haben gute Chancen, den Winter zu überstehen. Im Winter fressen sie nämlich nichts. Sie verlieren in dieser Zeit etwa $40 \,\%$ ihrer Masse.	Eichhörnchen sind Nagetiere. Sie ernähren sich vorwiegend von Nüssen, Samen und Früchten. Es kann aber durchaus vorkommen, dass sie Jungvögel, Vogeleier oder Larven zu sich nehmen. Auch bei ihnen sind Fettreserven vorhanden, aber weitaus weniger als beim Igel. Sie verlieren auch viel weniger Körpergewicht als Igel. Stattdessen setzen sie auf Vorräte, die sie im Spätsommer und Herbst vergraben und verstecken.	Nicht benötigt, Reserven reichen aus.	Nicht benötigt, Reserven reichen aus.
Stoffwechsel und Energieverbrauch	Falls es sehr kalt wird, wachen sie für eine kurze Zeit auf. Das wird Notaufwachen genannt.	Da sie weniger Fettreserven haben als Igel, verwenden sie mehr Energie dafür, ihre Körpertemperatur aufrechtzuerhalten.	Sie bewegen sich nicht mehr, verbrauchen daher kaum Energie.	Sie bewegen sich nicht mehr, verbrauchen daher kaum Energie.
Atmung und Herzschlag	Mit der sinkenden Aussentemperatur sinkt auch die Körpertemperatur von überwinternden Igeln. Ihr Herzschlag und ihre Atemzüge verlangsamen sich und sie bewegen sich fast nicht mehr.	Ihr Herzschlag verlangsamt sich während der Winterruhe. Ausserdem sind sie viel weniger aktiv.	Stark verlangsamte Atmung und Herzschlag.	Frösche, die unter Wasser überwintern, atmen ausschliesslich über ihre Haut. Ihre Atmung und ihr Herzschlag sind stark verlangsamt.
Wo wird überwintert?	Möglichst frostfreie Verstecke wie Laubhaufen.	Kobel: Kugelförmiges Nest in den Baumkronen.	Winterquartier, z.B. in einem Laubhaufen. Einige Reptilien überwintern dort in Gruppen, ganz eng aneinander gekuschelt. Blindschleichen sehen dann schon fast wie eine Portion Spaghetti aus.	Am Grund eines zugefrorenen Gewässers. Dort ist das Wasser nämlich nicht gefroren, sondern stolze $4°$ Grad Celsius.
Vorteile	Geringer Energieverbrauch; müssen nicht regelmässig aufwachen, um wieder Nahrung aufzunehmen.	Verringerter Energieverbrauch; können schneller und einfacher aufwachen, falls notwendig; Vorbereitung ist zwar wichtig, entscheidet aber nicht alleinig, ob das Eichhörnchen den Winter überlebt; Kobel schützt vor vielen Feinden.	Geringer Energieverbrauch.	Geringer Energieverbrauch; Schutz vor Fressfeinden und Frost.
Nachteile	Gute Vorbereitung ist essenziell; Notaufwachen verbraucht sehr viel Energie.	Benötigen viel Energie für das Aufrechterhalten der Körperwärme; müssen ihren Hobel regelmässig für die Nahrungsaufnahme verlassen; einige Feinde können auch klettern (z.B. Baummarder).	Unbeweglichkeit macht sie zu leichter Beute. Wenn sie einfrieren und sich Eiskristalle an ihren Körpern bilden, sterben sie an den Schäden.	keine
Bemerkenswertes	Igel können sich bei Gefahr zusammenrollen und haben Stacheln, die sie vor Fressfeinden schützen. Die Stacheln sind bei Jungtieren noch weich.	Ihre Zähne nutzen sich beim Nagen ab und wachsen ständig nach.	Das Blut von einigen Reptilien, wie beispielsweise dem Feuersalamander, enthalten Stoffe, die wie ein Frostschutzmittel wirken, indem sie die Körperflüssigkeiten vom Gefrieren abhalten.	Manche Frösche überwintern auch am Land.

Überwinterungsstrategien von Pflanzen

Wenn durch die winterlichen Temperaturen der Boden gefriert und die Natur häufiger durch Stürme heimgesucht wird, müssen sich Pflanzen aller Art anpassen, wenn sie bis zum nächsten Frühling überleben wollen. Je nachdem, wie eine Pflanze aufgebaut ist, sind für die Überwinterung andere Strategien gefragt.

Holzgewächse

Zu diesen Gewächsen gehören Sträucher und Bäume, wie zum Beispiel die Rotbuche. Im Herbst verlieren viele Holzgewächse all ihre Blätter und nur die verholzten Teile bleiben übrig, nämlich ihre Äste, Zweige, der Stamm und die Wurzeln, welche nur wenig Wasser enthalten. Weil der Boden im Winter gefriert, nehmen die Wurzeln kein Wasser auf und der Wassertransport innerhalb des Baumes wird bis zum Frühling pausiert. Die wasserreichen Blätter sind nämlich frostanfällig. Sie müssen also abgeworfen werden, um das Überleben der Holzpflanze sicherzustellen. Doch woher kommen die neuen Blätter im Frühling? Tatsächlich entwickeln sich die Blattanlagen schon im Herbst, während die alten Blätter abfallen und deren Abbruchstellen mit wasserundurchlässigem Kork verschlossen werden, und liegen geschützt unter trockenen Schuppen. Diese sind mit Harz verklebt, welches ebenfalls wasserdicht ist.

Einjährige Kräuter

Einjährige Kräuter überleben den Winter nicht, denn die Pflanze stirbt ab und lässt stattdessen ihre Samen überwintern. Diese sind nämlich nicht empfindlich und enthalten einen Keimling, aus welchem im Frühling eine neue Pflanze spriesst. Ein Beispiel für ein einjähriges Kraut ist der Klatschmohn.

Mehrjährige Kräuter

Diese Pflanzen heissen so, weil sie den Winter überdauern und somit mehrere Jahre alt werden können. Ein Beispiel ist der Löwenzahn. Die Blätter, die in einer sogenannten Blattrosette dicht am Boden anliegen, sterben im Herbst ab. Zusammen mit der Schneedecke schützen sie die Knospe aber im Winter. Andere Vertreter der mehrjährigen Kräuter, beispielsweise Tulpen, haben Speicherorgane, die unter der Erdoberfläche überwintern und als Nährstoffspeicher dienen.

Frühblüher

Während die anderen Pflanzen langsam erwachen, blühen die zahlreichen Buschwindröschen schon in voller Pracht. Normalerweise beziehen Pflanzen ihre Energie vom Sonnenlicht, indem sie mithilfe von Fotosynthese Nährstoffe bilden. Fotosynthese geschieht aber in den Blättern, die so früh im Jahr noch nicht wachsen konnten. Die bereits erwähnten Speicherorgane ermöglichen den Frühblühern dabei den Wachstumsvorsprung, denn sie erhalten Nährstoffe vom Vorjahr und werden abgebaut, während die Pflanze ihre Blätter und Blüten entwickelt. Es gibt mehrere Arten von Speicherorganen, sich die Frühblüher zunutze machen:

Wald-Veilchen: Erdspross
Scharbockskraut: Wurzelknollen
Bärlauch: Zwiebel