CEILTEC® Story #5 – Meister der Anpassung

Kaiserpinguine müssen in der Antarktis Temperaturen im zweistelligen Minusbereich aus halten. Pinguine sind gleichwarme Tiere. Ihre Körpertemperatur liegt im konstanten Bereich zwischen 37-40°C, je nach körperlicher Aktivität. Um die Körpertemperatur stets aufrecht erhalten zu können, haben sich die Vögel
ihrer Umgebung perfekt angepasst.

Die Füße, sowie der Schnabel, sind die einzigen Körperteile des Pinguins, die nicht speziell isoliert sind. Der Vogel steht mit seinen Füßen meist auf Eis und muss daher hohe Wärmeverluste vermeiden. Regulieren kann der Pinguin den Wärmestrom im Körper nach dem Gegenstrom-Prinzip. Ein Austausch zwischen arteriellem warmen Blut und venösem kalten Blut verhindert, dass die Wärme in die Füße geleitet wird. Somit kann der Pinguin auch nicht am Boden festfrieren.

Nicht allein durch den Wärmetauscheffekt spart der Pinguin wertvolle Energie ein. Er kann auch seine Arterien im Bein wie einen Muskel steuern. Durch das Zusammenziehen und der damit eingehenden Verengung kann die Durchblutung in der Menge reguliert werden, ähnlich wie der Volumenstrom einer Heizung.

Auch bei der Atmung wird ein Wärmetauscher eingesetzt, wodurch der Pinguin wertvolle Wärme einspart. Die eingeatmete Außenluft wird in der Nase über die Schleimhäute vorgewärmt, bevor diese in die Lunge gelangt. Beim Ausatmen wird die Wärme wieder entzogen, dabei kondensiert zudem die enthaltene Flüssigkeit und schützt damit den Pinguin vor einer Dehydrierung.

Gelegentlich müssen Pinguine auch Ihren Stoffwechsel beschleunigen, um größere Wärmeverluste zu vermeiden. Hier setzt die Bergmannsche Regel ein: Kaiserpinguine benötigen viel Körpermasse für die Wärmespeicherfähigkeit und zudem brauchen sie eine geringe Oberfläche, um möglichst wenig Energie darüber abzugeben. Die optimale Form für dieses Tier wäre eine Kugel.

Im Vergleich zu den Galapagospinguinen ist auffällig, dass die Vögel vom Äquator hin zur Antarktis  immer größer werden. Zudem weisen sie starke Unterschiede in der Ausbildung von Flügeln und Schnäbeln auf. Dies ist ebenfalls eine klimatische Anpassung. Kleinere Flügel haben eine kleinere Oberfläche und geben somit weniger Energie ab. Der Pinguin hat im Laufe der Evolution dazu auch verschiedene Isolatoren entwickelt.

Auf einer Hautfläche von 1 cm² befinden sich ca. 13 Federn, welche ähnlich wie Dachziegel angeordnet sind. An dem Federschafft gibt es zusätzliche Daunen, welche die Luft einschließen. Die Kombination aus einer selbstproduzierten Talgschicht, sowie einer feinen Nanostruktur auf den Federn, lässt das  Wasser einfach abperlen.  An sonnigen Tagen kann er die Federn auch aufstellen und somit überschüssige Wärme abgeben.

Diese Vögel verfügen auch über einen weiteren Wärme- und Energieeinsparungstrick. Kaiserpinguine bilden Gruppierungen von bis zu 50.000 Tieren. Wie in einer Choreografie wechseln sich aufgewärmte Pinguine aus der Mitte mit den anderen vom Rand ab. So kann ein Pinguin seine Energie um 50 % reduzieren, um nicht zu erfrieren.