Winterschlaf

Winterschlaf, bei manchen Säugetieren auftretende lang anhaltende Schlafperiode mit herabgesetzten physiologischen Funktionen, die es ihnen ermöglicht, eine kalte, nahrungsarme Jahreszeit zu überleben.

Winterschlaf tritt insbesondere in gemäßigten und polaren Klimazonen der Nordhalbkugel auf, kommt jedoch auch in manchen wärmeren Regionen wie in Australien vor; lediglich aus Südamerika sind keine Winterschläfer bekannt. Winterschläfer findet man in den Ordnungen der Fledertiere (viele Fledermausarten), Insektenfresser (Igel), Nagetiere (z. B. Hamster, Bilche und Murmeltiere), Primaten (Makis), Beuteltiere (z. B. Schlafbeutler) und Kloakentiere (Ameisenigel). Die Bereitschaft zum Winterschlaf entsteht einerseits durch innere (endogene) Faktoren wie die Umstellung des Hormonhaushalts im Jahresverlauf, andererseits spielen äußere (exogene) Faktoren, insbesondere sinkende Außentemperaturen eine Rolle. Als Vorbereitung für den Winterschlaf fressen sich diese Tiere Fettvorräte an; für den Winterschlaf ziehen sie sich in Winterquartiere zurück, die unterirdisch in Felshöhlen, Bergwerksstollen oder Erdbauen, aber auch oberirdisch in Baumhöhlen, Felsspalten oder Laubhaufen liegen können und in der Regel frostfrei sind.

Im Winterschlaf ist der gesamte Stoffwechsel für mehrere Wochen oder Monate stark herabgesetzt; die physiologischen Anpassungen der Winterschläfer können je nach Tiergruppe sehr verschieden sein. Die Körpertemperatur sinkt zumeist auf die Umgebungstemperatur ab, solange diese einen kritischen Wert knapp über dem Gefrierpunkt nicht unterschreitet; dann setzt die Thermoregulation ein, die ein weiteres Absinken der Körpertemperatur verhindert. Die Herzfrequenz ist stark verringert; beispielsweise schlägt das Herz bei Chipmunks statt 200- bis 300-mal pro Minute wie beim aktiven Tier nur noch 20- bis 30-mal.

Bei Winterschläfern verlangsamt sich zudem die Atmung: Die Atempausen können bis zu einer Stunde betragen, danach atmet das Tier mehrmals in schnellerer Folge. Beim Erwachen aus dem Winterschlaf kommt es zu einer beschleunigten und kontinuierlichen Atmung sowie zur Erhöhung der Körpertemperatur. Das Aufwachen wird bei den meisten Winterschläfern durch die Freisetzung von Wärme aus dem braunen Fettgewebe ermöglicht, das zwischen den Schulterblättern eingelagert ist (Beutel- und Kloakentiere haben allerdings kein braunes Fettgewebe). Winterschlafende Tiere, etwa in Höhlen überwinternde Fledermäuse, dürfen nicht gestört werden, da sie beim Aufwachen vorzeitig ihre Fettvorräte verbrauchen. Allerdings wachen zumindest manche Winterschläfer auch ohne Störung in bestimmten Abständen auf, wahrscheinlich um ihr Immunsystem zu aktivieren: Im Labor erwachten kalifornische Goldmantelziesel im etwa einwöchigen Rhythmus für jeweils 12 bis 16 Stunden, offenbar weil sie nur während der Wachphasen in den Organismus eingedrungene Krankheitserreger bekämpfen konnten. Während dieser Phasen, die rund 80 Prozent der insgesamt für den Winterschlaf aufgewendeten Energiereserven verbrauchten, stieg die Körpertemperatur von wenigen Grad Celsius auf etwa 37 °C (New Scientist, 2002). Australische Östliche Zwergbilchbeutler (auch Dickschwanz-Schlafbeutler, Cercartetus nanus) schliefen unter Laborbedingungen bei herabgesetzter Umgebungstemperatur bis zu 367 Tage (durchschnittlich 310 Tage), bevor sie den Winterschlaf beendeten. Obwohl sie diese extrem lange Schlafperiode nach durchschnittlich zwölfeinhalb Tagen immer wieder kurz unterbrachen, verbrauchten sie nur 2,5 Prozent der Energie eines aktiven Individuums (Naturwissenschaften, 2007).

Ein winterschlafähnlicher Zustand, der nur Stunden oder Tage dauert, wird Torpor genannt, bei Fledermäusen auch Tagesschlaflethargie. Manche Säugetiere, z. B. Eichhörnchen und Dachse, fallen im Winter in tiefen Schlaf mit einer geringfügig niedrigeren Stoffwechselaktivität, können aber an wärmeren Tagen aufwachen und Nahrung zu sich nehmen. Dieser Zustand, bei dem die Körpertemperatur nicht absinkt, heißt Winterruhe. Braunbären galten früher als Winterruher, ihr physiologischer Zustand während der Überwinterung ähnelt jedoch eher dem Winterschlaf.

Winterschlafartige Zustände sind auch von Kolibris bekannt, die ihren Stoffwechsel bei Nahrungsmangel und Kälte herabsetzen und in eine Schlafstarre fallen. Junge Mauersegler gehen bei Hungerperioden in einen Zustand über, welcher der Poikilothermie gleicht (d. h., sie sind dann praktisch wechselwarm). Lange Schlafperioden gibt es bei Vögeln nicht: Vogelarten, die in der Kälte wegen mangelnder Körperisolierung oder wegen Nahrungsmangels nicht längere Zeit überleben können, ziehen vor dem Winter in wärmere Klimazonen.

Amphibien und Reptilien gehören zu den poikilothermen Tieren, die ihre Körpertemperatur nicht auf einem konstanten Wert halten können. Wenn ihre Umgebungstemperatur unter einen bestimmten Wert absinkt, verfallen sie in eine Starre. Dabei handelt es sich nicht um einen Winterschlaf, denn wechselwarme Tiere sind nicht in der Lage, eine bestimmte Körpertemperatur unabhängig von der Umgebungstemperatur aufrechtzuerhalten. Manche Insekten produzieren Glycerin, eine organische Verbindung, die gewissermaßen als Frostschutzmittel wirkt, so dass sie auch Temperaturen unter dem Gefrierpunkt überleben können.

Der Sommerschlaf, ein Zustand der Starre oder Ruhe, der dem Winterschlaf ähnelt, wird durch Hitze und Trockenheit ausgelöst. Er tritt sowohl bei Wirbeltieren als auch bei Wirbellosen vorwiegend in den Tropen und anderen sehr warmen Klimaten auf.