Warum frieren Pinguine mit ihren Füßen nicht am Eis fest?
Pinguine können die Durchblutung der Füße reduzieren und damit verhindern, dass er zu viel Wärme verliert. Im Winter werden die Pinguinfüße dadurch auf ein bis zwei Grad über dem Gefrierpunkt gehalten. So geht zum einen wenig Wärme verloren und Erfrierungen werden vermieden. Zum anderen sind die Füße so kalt, dass das Eis darunter nicht antaut. Und wenn es nicht taut, kann es auch nicht wieder gefrieren, die Füße frieren also nicht fest. Um die Kontaktfläche möglichst gering zu halten, berühren die brütenden Pinguine zudem nur mit den Fersen das Eis.
Im Frankfurter Zoo untersuchen wir die Thermoregulation bei Tieren unter anderem mit einer Thermokamera. Eine Farbskala der Thermokamera macht die Außentemperatur der Körperoberfläche sichtbar. Blau signalisiert in diesem Fall tiefe Temperaturen und damit guten Wärmeschutz durch Isolation, rot und weiß Wärmeverlust, also schlechte Wärmeisolation. So kann auch das Regulieren der Fußtemperatur beim Pinguin gemessen werden.
Der Pinguin kann die Durchblutung seiner Füße steuern, indem er den Durchmesser der Arterien verändert. Bei Kälte wird der Blutstrom auf das nötigste verringert, wenn es dagegen warm ist, verstärkt. Ein raffinierter Regulationsmechanismus im Bein des Pinguins steuert den Blutfluss. Durch das so genannte Gegenstromwärmeprinzip wird das kalte Blut aus den Füßen beim Zurückfließen in den Körper im Bein erwärmt. Durch die Arterie wird warmes Blut in den Fuß transportiert, das Blut gibt auf dem Weg dorthin Wärme an die zurückführenden Venen ab. So erwärmt sich das ausgekühlte Blut aus dem Fuß auf dem Weg zurück in den Körper. Der Pinguin kühlt nicht aus und kann seine Körpertemperatur halten. Wenn es dem Tier zu warm wird, kann er den Austauschmechanismus abschalten und über den Wärmeaustritt an den Füßen seine Körpertemperatur regulieren.
Pinguine in arktischen Regionen sind ständiger Kälte ausgesetzt. Das dichte, Wasser undurchlässige Federkleid und eine dicke Fettschicht unter der Haut schützen den Körper der Tiere vor Kälte. Auf jedem Quadratzentimeter Haut sitzen rund 13 Federn, die wie kleine Dachziegeln angebracht sind und Wind und Wasser abhalten. So können Pinguine übermäßige Wärmeverluste vermeiden und ihre Körpertemperatur von 40 Grad Celsius aufrechterhalten. Außerdem rücken Pinguine dicht zusammen. Von Kaiserpinguinen ist bekannt, dass sie sich zu Gruppen von bis zu 50.000 Tieren zusammenfinden. Die aufgewärmten Tiere aus der Mitte lösen regelmäßig die am Rand wartenden ab. Ohne die Gruppendynamik bräuchte ein Pinguin allein doppelt so viel Energie, um nicht zu erfrieren.
Die Frage beantwortete Dr. Dr. Sabine Hilsberg, Forschungskuratorin und Tierärztin am Frankfurter Zoo.