Warum halten Tiere und Pflanzen Winterschlaf?

Bisher ging man davon aus, dass einige Arten im Sommer oder Winter zu ihrer eigenen Erhaltung in eine induzierte Lethargie verfallen. Eine neue Studie enthüllt jedoch eine weitaus wichtigere Funktion, wenn die Umweltbedingungen zu schwierig werden.

Braunbären halten bis zu fünf Monate lang Winterschlaf. Diese Funktion ist wichtig, um das Überleben anderer Arten zu sichern, die um die gleichen Ressourcen konkurrieren. Foto: Pixabay

Niemand bleibt untätig, wenn das Leben zu kompliziert wird. Menschen, Tiere und Pflanzen passen sich den neuen Bedingungen an oder packen manchmal ihre Sachen, um einen neuen Ort zu suchen, an dem sie ihr Glück wiederfinden können.

Einige Arten im Tier- und Pflanzenreich verfügen jedoch über eine andere Option. Sie versetzen sich für eine ganze Saison - oder sogar für mehrere Jahre - in einen Ruhezustand, bis sich die Bedingungen wieder verbessern. Viele Organismen setzen ihre Aktivitäten aus, um ihr Überleben zu sichern.

Dies gilt für Arten, die in der Kälte Winterschlaf halten, wie Braunbären, Erdhörnchen, Fledermäuse oder Alpenmurmeltiere. Oder Tiere, die im Sommer oder in Dürreperioden Winterschlaf halten, wie das Süßwasserkrokodil, die Schnecke, Igel oder die Wüstenschildkröte.

Einige Samen bleiben auch während sehr kalter oder sehr heißer Perioden in Lethargie und warten auf mildere Bedingungen, um zu keimen. Eines der erstaunlichsten Beispiele aus der Natur sind die Samen, die im Boden der Atacama-Wüste in Chile vergraben sind und alle fünf bis sieben Jahre blühen, wenn ein Nebel, der lokal als Camanchaca bekannt ist, durch die Region zieht.

Die Samen von Wildblumen ruhen in der Atacama-Wüste (Chile) mehrere Jahre lang und warten auf den Nebel, der als Camanchaca bekannt ist, um zu keimen und für kurze Zeit zu blühen. Foto: Manuel Muñoz Acuña/Adobe Stock

Die kalten Ozeanströmungen aus der Antarktis vermischen sich mit den hohen Temperaturen der Wüste. Aus seltenen Wassertröpfchen entsteht dann eine Explosion von Wildblumen, die die Wüste in lila und violette Farbtöne tauchen.

Dormanz als Überlebensstrategie

Eine neue Studie von Forschern der Universität von Kalifornien in den USA hat ergeben, dass die Tendenz zur Dormanz bei Tieren und Pflanzen nicht nur eine Strategie der Selbsterhaltung ist. Ihre Funktion ist viel entscheidender und trägt dazu bei, die Konkurrenz zwischen den Arten auszugleichen.

Wenn die Umweltbedingungen extrem werden, verschärft sich der Kampf ums Überleben. Einige entscheiden sich dann für einen vorübergehenden Rückzug und bieten ihren Rivalen eine Chance zu überleben, ohne um die natürlichen Ressourcen konkurrieren zu müssen.

Die Studie konzentrierte sich besonders auf eine spezifische Art der Tierruhe, die als Diapause bekannt ist und in der die Arten die Nahrungsaufnahme einstellen und ihre Bewegungen stark einschränken. Während dieser Zeit verringert der Organismus seine Stoffwechselaktivität, wodurch er Veränderungen der Umweltbedingungen widerstehen kann.

Dieser Prozess ermöglicht es theoretisch, ungünstige Umgebungen zu vermeiden. Wissenschaftler tun sich jedoch schwer damit, einen direkten Zusammenhang zwischen der Dormanz und dem Überleben bestimmter Arten herzustellen.

In der Studie wurde versucht, diese Verbindung durch Experimente mit im Boden vorkommenden Mikroorganismen herzustellen. Die Klasse Caenorhabditis elegans wurde speziell für diese Aufgabe ausgewählt. Vier Gruppen dieser Würmer, jede mit spezifischen Merkmalen, wurden genauestens beobachtet.

Angesichts hoher Temperaturen, Nahrungs- und Wassermangel verhärtet die Schnecke ihr Haus mit Schleim und tritt in einen Ruhezustand ein, der als Emergenz bezeichnet wird. Foto: Pixabay

Die erste Gruppe neigt genetisch bedingt eher zur Dormanz, die zweite ist weniger prädisponiert, die dritte ist dazu überhaupt nicht in der Lage und die vierte schließlich hat eine mittlere Prädisposition zur Dormanz. Alle wurden denselben Bedingungen ausgesetzt und mussten in verschiedenen Umgebungen mit einer konkurrierenden Art um Nahrung konkurrieren: einem anderen Wurm namens C. briggsae.

Computersimulationen, die auf realen Daten basieren

Mit den Daten aus diesen Experimenten wurden dann Millionen von Computersimulationen durchgeführt, um zu ermitteln, ob langfristig eine Art die andere zum Aussterben bringen würde oder ob sie stattdessen in verschiedenen Umgebungen koexistieren könnten. Die Forscher stellten fest, dass bei Arten, die eher zur Dormanz neigen, ihre Rivalen in einem breiteren Spektrum von Umweltbedingungen koexistieren können.

Obwohl die Schlussfolgerungen der Studie auf Computermodellen beruhen, was die Möglichkeit einschränkt, diese Theorie unter realen Bedingungen zu testen, lieferte die Methode vielversprechende Antworten. Die Forscher sind überzeugt, dass dieser Ansatz ein großes Potenzial hat, um in der weiteren Forschung über die Rolle der Dormanz für das Überleben von Arten eingesetzt zu werden.

Fledermäuse halten Winterschlaf mit dem Kopf nach unten, um Angriffen von Raubtieren zu entgehen. Diese Art ist in der Lage, ihre Körpertemperatur und ihren Stoffwechsel bis an die Schwelle des Überlebens zu senken. Foto: Benzine/Adobe Stock

Die Ergebnisse, so die Forscher, werfen auch eine Frage auf, die in unserer Zeit besonders relevant werden könnte: Sind diese Arten besser darauf vorbereitet, dem Klimawandel zu widerstehen?

Organismen, die in der Lage sind, Ereignissen wie Hitzewellen und lang anhaltenden Dürren zu entgehen, könnten sich als widerstandsfähiger gegenüber den Auswirkungen des Klimawandels erweisen.

Dies ist eine Frage, die nicht ignoriert werden darf und die aus diesem Grund im Mittelpunkt der nächsten Phase dieser Forschung stehen wird. Die im Labor beobachtete Dynamik mit der Dormanz von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen in der realen Welt in Verbindung zu bringen, ist das nächste Kapitel. Warten wir auf die Ergebnisse.

Quellenhinweis:

Jones, T. N., Bundus, D. J., Shurin, B. J., et al. Dormancy promotes coexistence in fluctuating environments. Oikos journal, NSO (2024)