Was wir über den Winterschlaf von Schwarzbären nicht wussten
Eine neue Studie, die kontinuierlich überwacht wurdeSchwarzbärenwährend ihrer langen Winterruhe hat unser Verständnis von ihrem Winterschlaf verändert. Wissenschaftler fanden heraus, dass die Körpertemperatur der Bären zwar nicht signifikant abnahm, sie jedoch nur mit 25 Prozent ihres aktiven Stoffwechsels arbeiteten. Die Körpertemperatur der Bären schwankte zwischen 30 und 36 Grad Celsius (86 und 97 Grad Fahrenheit) über Zyklen von zwei bis sieben Tagen. Nach einem langen Schlaf brauchten die Bären zwei bis drei Wochen, um zu einem aktiven Stoffwechselzustand zurückzukehren, obwohl ihre Körpertemperatur kurz nach dem Erwachen aus dem Winterschlaf wieder auf den Normalwert gestiegen war.
Diese Überwinterungseigenschaften wurden noch nie bei anderen überwinternden Tieren beobachtet, bei denen der Körperstoffwechsel typischerweise um 50 Prozent pro 10 Grad Celsius sinkender Körpertemperatur sinkt.
Die Ergebnisse dieser beispiellosen Studie wurden in der Ausgabe vom 18. Februar von . veröffentlichtWissenschaft. In einemPressemitteilungherausgegeben von der American Association for the Advancement of Science, bemerkte der leitende Forscher Dr. Øivind Tøien:
Ein sehr wichtiger Hinweis, um zu verstehen, was mit dem Stoffwechsel des Bären vor sich geht, ist seine Körpertemperatur. Wir wussten, dass Bären ihre Körpertemperatur während des Winterschlafs bis zu einem gewissen Grad senken, aber in Alaska haben wir festgestellt, dass diese Schwarzbären ihre Kerntemperatur in variablen Zyklen über einen Zeitraum von vielen Tagen regulieren, was bei kleineren Winterschlafern nicht zu sehen ist und uns nicht bewusst ist wurde bei Säugetieren überhaupt schon beobachtet.
Øivind Tøien, Forscher am Institut für Arktische Biologie an der University of Alaska Fairbanks, überprüft die überwinternden Bären mithilfe von Computermonitoren, die mit Video- und physiologischen Aufzeichnungsgeräten verbunden sind. Bildquelle: Øivind Tøien, Institute of Arctic Biology, University of Alaska Fairbanks
Diese Tests wurden an Bären durchgeführt, die zu nahe an den Wohnorten der Menschen gewandert waren. Sie wurden vom Alaska Department of Fish and Game gefangen und in ein vom Institute of Arctic Biology eingerichtetes Untersuchungsgebiet transportiert, das an einem bewaldeten Ort abseits jeglicher menschlicher Störungen liegt. An Funksendern befestigte Sensoren, die Körpertemperatur, Herzfrequenz und Muskelaktivität aufzeichneten, wurden den Bären implantiert, bevor sie in Winterquartieren untergebracht wurden, die einer Höhle ähnelten. Dort würde jede Bewegung der Bären mit Infrarotkameras überwacht.
Da ist einVideoclipeines schlafenden Bären, aufgenommen von Dr. Tøien, gepostet auf dem YouTube-Kanal PBS News Hour.
Bären, die sich im Winter im Winterschlaf befinden, essen, trinken, urinieren oder koten nicht. Dennoch tauchen sie jedes Frühjahr in einer körperlichen Verfassung auf, die ihrem Zustand vor dem Winterschlaf sehr ähnlich ist. Was passiert in dieser Zeit des tiefen Schlafes?
Ein junger männlicher amerikanischer Schwarzbär, der in Süd-Zentral-Alaska als lästiges Tier gefangen wurde, wird gerade in eine künstliche Höhle gebracht. Bildquelle: Øivind Tøien, Institute of Arctic Biology, University of Alaska Fairbanks
Die Wissenschaftler beobachteten, dass die Bären während des Winterschlafs zitterten, wenn die Körpertemperatur der Bären auf etwa 30 Grad Celsius (86 Grad Fahrenheit) fiel, bis ihre Temperatur wieder auf etwa 36 Grad Celsius (97 Grad Fahrenheit) anstieg. Dann verlangsamte sich das Zittern, bis die Körpertemperatur der Bären auf 30 ° C (86 ° F) fiel. Dieser Temperatur- / Zitterzyklus würde mehrere Tage dauern.
Inzwischen maßen implantierte Sensoren auch die von den Bären aufgenommene Sauerstoffmenge. Dies ergab einen Rückgang von 75 Prozent ihres aktiven Sommerumsatzes. Die Herzfrequenz der Bären lag bei etwa 14 Schlägen pro Minute, verglichen mit 55 im aktiven Zustand. Darüber hinaus stellte Dr. Tøien fest, dass die Herzen der Bären während des Winterschlafs nicht konstant schlagen.
Sinusarrhythmie ist eine Variation der Herzschlagfrequenz im Verhältnis zur Atmung, und die Bären zeigen eine extreme Form davon. Sie haben einen fast normalen Herzschlag, wenn sie einatmen. Aber zwischen den Atemzügen schlagen die Herzen der Bären sehr langsam. Manchmal liegen zwischen den Schlägen bis zu 20 Sekunden. Jedes Mal, wenn der Bär einatmet, beschleunigt sich sein Herz für kurze Zeit fast auf das eines ruhenden Bären im Sommer. Wenn der Bär ausatmet, verlangsamt sich das Herz wieder.
Einer der Bären in der Studie war ein schwangeres Weibchen. Während des Winterschlafs blieb ihre Körpertemperatur auf dem Niveau ihres aktiven Zustands, etwa 37 Grad Celsius (98,6 Grad Fahrenheit). Aber nach der Geburt ihres Jungen tendierte ihre Körpertemperatur zu dem gleichen Zyklusmuster wie bei den anderen Bären. (Leider starb das Jungtier an einem Geburtsfehler im Zwerchfell.)
Als der Frühling kam und die Bären ihre Höhlen verließen, hatten die Wissenschaftler erwartet, dass der Stoffwechsel der Bären schnell auf ein normales Aktivitätsniveau zurückkehrt. Aber obwohl die Bären kurz nach dem Aufwachen aus dem Winterschlaf wieder eine aktive Körpertemperatur von 37 Grad Celsius erreichten, stellten die Wissenschaftler überrascht fest, dass die Bären etwa zwei bis drei Wochen brauchten, um zu einem aktiven Stoffwechsel zurückzukehren.
Die Schwarzbären litten während ihres Winterschlafs auch nicht unter einem Verlust von Muskel- und Knochenmasse. sagte Dr. Tøien,
Wenn wir die genetischen und molekularen Grundlagen für diesen Schutz und die Mechanismen entdecken könnten, die der Reduzierung des Stoffwechselbedarfs zugrunde liegen, besteht die Möglichkeit, dass wir neue Therapien und Medikamente für den Menschen zur Vorbeugung von Osteoporose, Muskelschwäche, Muskelschwund, oder sogar Verletzte in eine Art ausgesetzter oder reduzierter Animation zu versetzen, bis sie einer fortgeschrittenen medizinischen Versorgung zugeführt werden können – Verlängerung dergoldene Stundezu einem goldenen Tag oder einer goldenen Woche.
Ein junger männlicher amerikanischer Schwarzbär nach dem Auftauchen aus dem Winterschlaf. Der Bär war Teil der Winterschlafforschung, die Øivind Tøien, Forscher am Institute of Arctic Biology an der University of Alaska Fairbanks, durchgeführt hat. Bildquelle: Øivind Tøien
In einer ersten Studie ihrer Art wurden alaskische Schwarzbären während ihres Winterschlafs ständig überwacht. Und für die Wissenschaftler, die ihnen beim Schlafen zusahen, war es kaum langweilig. Obwohl die Körpertemperatur der Bären nur um wenige Grad sank, funktionierten sie nur mit 25 Prozent ihres aktiven Stoffwechsels. Als sie die Höhle im Frühjahr verließen, kehrte die Körpertemperatur der Bären auf ihr normales Niveau zurück, aber ihre Stoffwechselrate brauchte zwei bis drei Wochen, um ihre normale Aktivitätsrate wieder einzuholen.
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