Die Antarktis wird, wie zu erwarten, verdammt kalt: Im Winter werden häufig Temperaturen von bis zu -40 Grad Fahrenheit gemessen. Für die dort lebenden Tiere erfordert diese extreme Kälte innovative Überlebensstrategien, die einen möglichst geringen Wärmeverlust ermöglichen.
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Wissenschaftler entdeckten kürzlich, dass Kaiserpinguine - eine der berühmtesten Arten der Antarktis - eine besonders ungewöhnliche Technik anwenden, um die tägliche Kälte zu überstehen. Wie in einem heute in der Zeitschrift Biology Letters veröffentlichten Artikel ausgeführt, minimieren die Vögel den Wärmeverlust, indem sie die äußere Oberfläche ihres Gefieders unter der Temperatur der umgebenden Luft halten.
Gleichzeitig isoliert das dicke Gefieder der Pinguine ihren Körper und hält ihn warm. Ein Team von Wissenschaftlern aus Schottland und Frankreich kam kürzlich zu dem Ergebnis, indem es Wärmebilder (unten) von Pinguinen analysierte, die in einer Zuchtkolonie des Küstenkaisers in Adélie Land, einem von Frankreich beanspruchten Gebiet der Antarktis, aufgenommen wurden.
Die Forscher analysierten Wärmebilder wie dieses, die im Juni 2008 etwa einen Monat lang aufgenommen wurden. In diesem Zeitraum betrug die durchschnittliche Lufttemperatur 0, 32 Grad Fahreinheit. Gleichzeitig war der Großteil des Gefieders, das die Körper der Pinguine bedeckte, noch kälter: Die Oberfläche ihres wärmsten Körperteils, ihrer Füße, betrug durchschnittlich 1, 76 Grad Fahrenheit, aber das Gefieder an Kopf, Brust und Rücken war -1, 84, -7, 24 und -9, 76 Grad Fahrenheit. Insgesamt war fast die gesamte äußere Oberfläche der Pinguinkörper bis auf die Augen und Schnäbel immer unter dem Gefrierpunkt.
Die Wissenschaftler verwendeten auch eine Computersimulation, um zu bestimmen, wie viel Wärme von jedem Körperteil verloren oder gewonnen wurde - und stellten fest, dass die Vögel paradoxerweise in der Lage sein könnten, sehr geringe Wärmemengen von den Körpern zu beziehen, indem sie ihre Außenfläche unter der Lufttemperatur halten Luft um sie herum. Der Schlüssel zu ihrem Trick ist der Unterschied zwischen zwei verschiedenen Arten der Wärmeübertragung: Strahlung und Konvektion.
Die Pinguine geben ihre innere Körperwärme durch Wärmestrahlung an die Umgebungsluft ab, so wie es unser Körper an einem kalten Tag tut. Da ihre Körper (aber nicht das Gefieder an der Oberfläche) wärmer sind als die Umgebungsluft, strahlt die Wärme mit der Zeit allmählich nach außen und wandert von einem wärmeren Material zu einem kälteren. Um die Körpertemperatur aufrechtzuerhalten und gleichzeitig Wärme zu verlieren, sind Pinguine wie alle Warmblüter auf den Stoffwechsel der Nahrung angewiesen.
Die Pinguine haben jedoch eine zusätzliche Strategie. Da ihr äußeres Gefieder noch kälter als die Luft ist, ergab die Simulation, dass sie möglicherweise ein wenig von dieser Wärme durch Wärmekonvektion - die Übertragung von Wärme durch die Bewegung einer Flüssigkeit (in diesem Fall der Luft) - zurückgewinnen. Während die kalte Luft der Antarktis ihren Körper umkreist, kommt etwas wärmere Luft mit dem Gefieder in Kontakt und gibt winzige Wärmemengen an die Pinguine zurück, die dann bei etwas kälterer Temperatur abkühlen.
Den Forschern zufolge schafft es der größte Teil dieser Hitze wahrscheinlich nicht durch das Gefieder und zurück zu den Körpern der Pinguine, aber es könnte einen kleinen Unterschied machen. Zumindest hilft die Methode, mit der das Gefieder eines Pinguins Wärme aus der bitterkalten Luft, die es umgibt, ableitet, einen Teil der Wärme, die von seinem Inneren ausstrahlt, auszugleichen.
Und angesichts des ungewöhnlich anspruchsvollen Zuchtzyklus der Kaiser (gefeiert im Dokumentarfilm Marsch der Pinguine ) zählt jedes bisschen Wärme. Jeden Winter wandern sie vom Landesinneren zur Küste - bis zu 75 Meilen weit -, wo sie ihre Eier züchten und bebrüten. Nachdem die Weibchen Eier gelegt haben, inkubieren die Männchen sie, indem sie sie ungefähr 64 Tage lang auf ihren Füßen in einem Beutel balancieren. Da sie während des gesamten Zeitraums nichts essen, ist es absolut entscheidend, Kalorien zu sparen, indem sie so wenig Wärme wie möglich abgeben.
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