Logo Wissenschaft im Dialog Wissenschaft im Dialog

Zurück zu „Wie?So!“

Wie wird die normalerweise konstante, gleichmäßige Wärme im Körperinneren eines Warmblüters produziert und wie wird diese Temperatur reguliert?

29. April 2008

  • D Naturwissenschaften und Mathematik

Wie wird die normalerweise konstante, gleichmäßige Wärme im Körperinneren eines Warmblüters produziert und wie wird diese Temperatur reguliert?

Bei allen Lebensvorgängen findet Energieumwandlung statt, so wird zum Beispiel chemische Energie aus der Nahrung in Bewegungsenergie umgewandelt. Der Wirkungsgrad solcher Prozesse beträgt jedoch nie 100 Prozent. Deshalb wird ein Teil der Energie immer in Form von Wärme frei. Das ist wie bei einem Automotor oder einer Glühbirne: Nicht alle Energie wird in Bewegung oder in Licht umgesetzt, sondern es entsteht zusätzlich Wärme. Je mehr Energie in Stoffwechselprozessen umgewandelt wird, desto mehr Wärme fällt dabei ab. Im Ruhezustand sind an der Wärmebildung überwiegend die inneren Organe mit hohem Energieumsatz beteiligt. Das sind Leber, Nieren, Herz und Gehirn. Bei körperlicher Aktivität überwiegt dagegen die Wärmeproduktion durch Muskelbewegung. Die so entstandene Wärme wird mit dem Blutstrom im Körper verteilt.

Lebewesen, die ihre Körpertemperatur auf einem konstant hohen Niveau halten und in engen Grenzen regulieren können, bezeichnet man als homöotherm. Dazu gehören Säugetiere und Vögel. Allerdings ist auch bei homöothermen Tieren die Körpertemperatur nicht immer konstant, sondern schwankt - etwa zwischen Aktivitäts- und Schlafphasen. Zudem hat nicht der gesamte Körper die gleiche Temperatur. Beim Menschen wird beispielsweise nur der Körperkern, das sind die inneren Organe und das Gehirn, konstant auf 36 bis 37 Grad gehalten. Die Temperatur der Peripherie schwankt. Deshalb haben wir etwa im Winter häufig kalte Füße.

Die Wärmeabgabe und -produktion wird von zentraler Stelle gesteuert. Der „Thermostat“ bei Säugetieren ist der Hypothalamus, eine bestimmte Region im Gehirn. Hier befinden sich Thermorezeptoren, das sind Nervenzellen, die die aktuelle Temperatur ermitteln. Über Nervenbahnen erhält der Hypothalamus zusätzlich Informationen von den Thermorezeptoren in der Haut. Die so ermittelte Körpertemperatur vergleicht er ständig mit einem Sollwert. Weichen die Werte voneinander ab, aktiviert er über Nerven und Hormone verschiedene Regelmechanismen, wie zum Beispiel Schwitzen oder Zittern. Die Wärmeregulierung selbst erfolgt immer über die Oberfläche des Lebewesens.

Wenn die Körpertemperatur sinkt, wird die Blutzufuhr zur Haut und damit die Wärmeabgabe verringert. Durch Aufstellen des Fells oder Gefieders bildet sich ein Luftpolster, das die Wärmeisolation verbessert. So ist beim Menschen die „Gänsehaut“ der - nutzlose - Versuch, das Fell aufzustellen. Viele Tiere können zudem Thermogenese betreiben, also extra Wärme produzieren, zum Beispie indem sie mit den Muskeln zittern. Menschliche Neugeborene und manche Tiere besitzen darüber hinaus so genanntes braunes Fettgewebe, das speziell für die Wärmeproduktion geeignet ist. Es ist sehr stark durchblutet und die Zellen sind reich an  Mitochondrien, den Zentren der Energiegewinnung. Zudem laufen dort spezielle biochemische Prozesse ab, die die im Fett gespeicherte Energie effizient in Wärme umsetzen können.

Steigt die Körpertemperatur, beispielsweise durch intensive körperliche Bewegung, wird die Durchblutung der Haut erhöht. Dadurch gelangt mehr Wärme vom Körperkern zur Haut. Zudem sondern die Schweißdrüsen vermehrt Schweiß ab. Wenn dieser verdunstet, wird der Haut Wärme entzogen. Bei Fieber steigt die Körpertemperatur, weil der Sollwert im Hypothalamus angehoben wird. Die Temperatur wird dann auf dem erhöhten Niveau reguliert.

Die Bezeichnung Warmblüter ist übrigens veraltet. Sie wird heute nur noch bei Pferderassen angewendet und bezieht sich auf deren Temperament.

Die Frage wurde beantwortet von Dr. Andreas Mölich vom Lehrstuhl für Tierphysiologie der Humboldt-Universität zu Berlin.