Angepasstheit an Kälte — Fell, Fett und Körpergröße

Adaptation to Cold — Fur, Fat and Body Size

Natur und Technik Klasse 6 14 Aufgaben
BiologieZoologieAngepasstheitPolargebiete

Die Kinder erklären an Eisbär, Kaiserpinguin, Polarfuchs und Robbe, wie ein gleichwarmes Tier die selbst erzeugte Wärme behält: Fell und Federn halten eine Luftschicht fest, im Wasser übernimmt eine dicke Fettschicht das Dämmen; große, kompakte Körper und kleine Ohren haben wenig Oberfläche je Kilogramm (Bergmannsche und Allensche Regel), und in den Beinen von Pinguinen wärmt das warme Blut das zurückfließende kalte vor (Gegenstromprinzip, Scholander et al. 1950). Leitend ist die von Lewis & Linn (1994) belegte Fehlvorstellung, Wolle oder Fell „mache warm“ — es bremst nur den Wärmeverlust. Das bereitet den Energiefluss im Ökosystem (Biologie 9) und die Angepasstheit als Selektionsergebnis vor.

Voraussetzungen (1)

Ernährung und Temperaturregulation bei Wirbeltieren
Klasse 6
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Leicht
Multiple Choice #1 15s ▶ Testen

Welcher Fuchs ist an große Kälte angepasst?

  • ● Fuchs mit kleinen, runden Ohren und kurzer Schnauze
  • ○ Fuchs mit riesigen, spitzen Ohren und kurzer Schnauze
  • ○ Fuchs mit mittelgroßen, spitzen Ohren und kurzer Schnauze
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.
Wahr / Falsch #2 10s ▶ Testen

Ein Wollpullover erzeugt selbst Wärme.

✓ Falsch
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.
Lückentext #3 10s ▶ Testen

Fell und Federn halten eine dünne Schicht aus ___ fest, und die leitet Wärme schlecht.

✓ Antwort: Luft
Ruhende Luft ist ein schlechter Wärmeleiter. Darum dämmt dichtes Fell so gut — und darum plustern Vögel im Winter ihr Gefieder auf.
Wahr / Falsch #4 12s ▶ Testen

Kaiserpinguine drängen sich im antarktischen Winter zu Tausenden eng zusammen. Dabei verliert jedes Tier weniger Wärme als allein.

✓ Wahr
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.
Wahr / Falsch #5 10s ▶ Testen

Ein Polarfuchs rollt sich zum Schlafen ein und legt den buschigen Schwanz über Nase und Pfoten. So verliert er weniger Wärme.

✓ Wahr
Eingerollt bietet der Körper der kalten Luft weniger Oberfläche, und der Schwanz deckt die Stellen mit dem dünnsten Fell ab.
Mittel
Multiple Choice #1 15s ▶ Testen

Welcher Pinguin verliert je Kilogramm Körpermasse am wenigsten Wärme?

  • ● Kaiserpinguin, 1,1 m groß
  • ○ Galápagospinguin, 50 cm groß
  • ○ Zwergpinguin, 30 cm groß
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).
Wahr / Falsch #2 15s ▶ Testen

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.

✓ Falsch
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.
Multiple Choice #3 15s ▶ Testen

Eine Robbe taucht stundenlang im eiskalten Meer. Was dämmt ihren Körper im Wasser vor allem?

  • ● eine dicke Fettschicht unter der Haut
  • ○ ihr nasses Fell
  • ○ ihre Schnurrhaare
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.
Multiple Choice #4 15s ▶ Testen

Ein Pinguin steht stundenlang auf dem Eis. Wie warm sind seine Füße ungefähr?

  • ● knapp über 0 °C
  • ○ fast 38 °C, so warm wie sein Bauch
  • ○ unter −20 °C, so kalt wie die Luft
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.
Multiple Choice #5 15s ▶ Testen

Drei Bärenarten wiegen ausgewachsen etwa 50 kg, 150 kg und 500 kg. Welche lebt am wahrscheinlichsten im kältesten Gebiet?

  • ● die mit 500 kg
  • ○ die mit 150 kg
  • ○ die mit 50 kg
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.
Multiple Choice #6 20s ▶ Testen

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?

  • ● 3 cm²
  • ○ 6 cm²
  • ○ 24 cm²
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.
Wahr / Falsch #7 12s ▶ Testen

Zwei Würfel sind aus demselben Material. Der große Würfel hat je Kilogramm weniger Oberfläche als der kleine.

✓ Wahr
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.
Wahr / Falsch #8 15s ▶ Testen

Ein Pinguinküken ist viel kleiner als seine Eltern. Es verliert je Kilogramm Körpermasse weniger Wärme als sie.

✓ Falsch
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.
Lückentext #9 12s ▶ Testen

Im Pinguinbein wärmt das warme Blut auf dem Weg zum Fuß das kalte Blut auf dem Rückweg vor. Dieses Prinzip heißt ___prinzip.

✓ Antwort: Gegenstrom
Die beiden Blutströme fließen dicht aneinander in entgegengesetzter Richtung. Die Wärme bleibt so im Körper, statt über die Füße ans Eis verloren zu gehen.