Angepasstheit an Kälte — Fell, Fett und Körpergröße
Welcher Pinguin verliert je Kilogramm Körpermasse am wenigsten Wärme?
Erklärung: Je größer und kompakter ein Körper, desto weniger Oberfläche hat er je Kilogramm — und über die Oberfläche geht die Wärme verloren. Darum verliert der große Kaiserpinguin am wenigsten Wärme je Kilogramm; er brütet sogar im antarktischen Winter (Bergmannsche Regel).
Welcher Fuchs ist an große Kälte angepasst?
Erklärung: Das ist der Polarfuchs. Abstehende Körperteile wie Ohren geben viel Wärme ab; kleine Ohren sparen Wärme (Allensche Regel). Die riesigen Ohren hat der Wüstenfuchs Fennek — er muss Wärme loswerden.
Ein Wollpullover erzeugt selbst Wärme.
Erklärung: Wolle erzeugt keine Wärme. Sie hält Luft fest und bremst so, dass die Wärme deines Körpers nach außen verloren geht. Genauso wirkt das Fell eines Eisbären.
Ein Thermometer zeigt im Zimmer 20 °C. Man wickelt es eine Stunde lang in einen dicken Wollschal. Danach zeigt es deutlich mehr als 20 °C.
Erklärung: Das Thermometer erzeugt keine Wärme, also kann der Schal auch keine festhalten. Es bleibt bei 20 °C. Ein Schal hält nur Wärme zurück, die schon da ist — beim Tier die Wärme aus seinem eigenen Körper.
Eine Robbe taucht stundenlang im eiskalten Meer. Was dämmt ihren Körper im Wasser vor allem?
Erklärung: Im Wasser wird die Luft aus dem Fell gedrückt, und ohne Luft dämmt Fell schlecht. Robben und Wale haben deshalb eine dicke Fettschicht (Blubber), die auch nass dämmt.
Fell und Federn halten eine dünne Schicht aus ___ fest, und die leitet Wärme schlecht.
Erklärung: Ruhende Luft ist ein schlechter Wärmeleiter. Darum dämmt dichtes Fell so gut — und darum plustern Vögel im Winter ihr Gefieder auf.
Ein Pinguin steht stundenlang auf dem Eis. Wie warm sind seine Füße ungefähr?
Erklärung: Warme Füße würden viel Wärme an das Eis verlieren. Im Bein gibt das warme Blut seine Wärme an das kalte, zurückfließende Blut ab (Gegenstrom). So bleiben die Füße kühl, aber frieren nicht ein.
Drei Bärenarten wiegen ausgewachsen etwa 50 kg, 150 kg und 500 kg. Welche lebt am wahrscheinlichsten im kältesten Gebiet?
Erklärung: Der schwerste Bär hat je Kilogramm die wenigste Oberfläche und verliert am wenigsten Wärme. Tatsächlich: Der Eisbär gehört zu den größten Bären, der kleine Malaienbär lebt im tropischen Regenwald.
Ein Würfel mit 1 cm Kante hat 6 cm² Oberfläche und 1 cm³ Volumen. Ein Würfel mit 2 cm Kante hat 24 cm² Oberfläche und 8 cm³ Volumen. Wie viel Oberfläche hat der große Würfel je cm³?
Erklärung: 24 cm² verteilt auf 8 cm³ sind 3 cm² je cm³ — nur halb so viel wie beim kleinen Würfel (6 cm² je cm³). Größere Körper haben im Verhältnis weniger Oberfläche, über die Wärme entweichen kann.
Zwei Würfel sind aus demselben Material. Der große Würfel hat je Kilogramm weniger Oberfläche als der kleine.
Erklärung: Die Oberfläche wächst mit der Größe langsamer als das Volumen. Deshalb hat ein großer Körper je Kilogramm weniger Oberfläche — und ein großes Tier verliert je Kilogramm weniger Wärme.
Kaiserpinguine drängen sich im antarktischen Winter zu Tausenden eng zusammen. Dabei verliert jedes Tier weniger Wärme als allein.
Erklärung: In der Gruppe grenzt ein großer Teil jedes Körpers an warme Nachbarn statt an kalte Luft. Die Gruppe wirkt wie ein einziger großer Körper mit wenig Oberfläche. Die Tiere wechseln dabei ständig zwischen Rand und Mitte.
Ein Polarfuchs rollt sich zum Schlafen ein und legt den buschigen Schwanz über Nase und Pfoten. So verliert er weniger Wärme.
Erklärung: Eingerollt bietet der Körper der kalten Luft weniger Oberfläche, und der Schwanz deckt die Stellen mit dem dünnsten Fell ab.
Ein Pinguinküken ist viel kleiner als seine Eltern. Es verliert je Kilogramm Körpermasse weniger Wärme als sie.
Erklärung: Umgekehrt: Der kleine Körper hat je Kilogramm mehr Oberfläche und kühlt schneller aus. Darum sitzen Kaiserpinguin-Küken lange auf den Füßen der Eltern unter einer warmen Bauchfalte.
Im Pinguinbein wärmt das warme Blut auf dem Weg zum Fuß das kalte Blut auf dem Rückweg vor. Dieses Prinzip heißt ___prinzip.
Erklärung: Die beiden Blutströme fließen dicht aneinander in entgegengesetzter Richtung. Die Wärme bleibt so im Körper, statt über die Füße ans Eis verloren zu gehen.