Je wärmer das Wasser, desto kleiner die Fische

Bei höheren Temperaturen reift aquatisches Leben früher, weil es sonst die Versorgung mit Sauerstoff nicht schafft.

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(c) APA/GEORG HOCHMUTH (GEORG HOCHMUTH)

Die Welt der Biologie ist voll mit „ökogeografischen Regeln“, das sind keine Naturgesetze, sondern auffällige Muster, die für viele Arten gelten. Eine Regel ist nach Carl Bergmann benannt, dem 1847 auffiel, dass Tiere im Norden (und auf Bergen) größer sind als am Äquator (und unten). Er erklärte es mit dem Haushalt der Wärme: Große Körper halten sie eher, kleine strahlen sie eher ab, weil die Masse eines Körpers im Kubik wächst, die Oberfläche im Quadrat. Aber das stimmt selbst für Tiere, die sich beheizen, nur überwiegend – für 71 Prozent der Säuger und 76 Prozent der Vögel –, und die stellen gerade ein Promille von allen.

Für die restlichen 99,9 Prozent, die sich von der Umwelt wärmen lassen, gibt es ganz unterschiedliche Befunde, manche folgen der Bergmann'schen Regel, andere lassen sie als Artefakt erscheinen. Aber mit Körpergröße zu tun hat Wärme schon, denn es gibt eine zweite Regel, sie gilt breiter, heißt „temperature size rule“ (TSR) und fasst zusammen, dass innerhalb von Arten Tiere umso früher geschlechtsreif werden – und dann auch oft nicht mehr wachsen  –, je wärmer ihre Umwelt ist.

Mehr Bedarf, aber nicht genug Zufuhr

Das beobachtet man schon lange – und in Zeiten globaler Erwärmung macht es Sorgen –, aber was dahintersteckt, ist unbekannt. Eine Hypothese setzt auf den Brennstoff des Lebens: Sauerstoff. Der muss in Körper hinein, in jede Zelle, entweder durch Diffusion oder durch spezialisierte Organe, dann spendet er Energie. Von der wird mehr verbraucht, wenn es wärmer ist – Enzyme arbeiten rascher, auch andere chemische Reaktionen laufen auf höheren Touren –, also muss mehr Sauerstoff in den Körper. Es kann aber nicht genug hinein, weil auch für die Sauerstoffaufnahme gilt, dass die Oberfläche eines Körpers sehr viel weniger zunimmt als die Masse.

Das Problem verschärft sich in dem Medium, in dem man schwerer an Sauerstoff kommt und in dem mehr Energie gebraucht wird – zur Bewegung –, im Wasser. Dort hat Andrew Hirst (London) die Sauerstoffhypothese bestätigt. Er hat Studien ausgewertet, in denen an 169 Arten – terrestrischen und aquatischen – der Zusammenhang von Körpergröße und Umgebungstemperatur erhoben wurde. Bei Tieren, die im Wasser leben, ist der Frühreife-Effekt zehnmal so groß wie bei Landtieren gleicher Größe: Pro Grad Celsius mehr bleibt ihr Körper um fünf Prozent kleiner (Pnas, 5. 11.). Das gilt erst ab einer Masse von zehn Gramm, kleinere Tiere tun sich mit der Sauerstoffversorgung leichter. Und rätselhaft bleibt, warum der Effekt auf dem Land so viel geringer ist.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 07.11.2012)

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