Stille Wasser gründen tief (Teil 2)

Moorsee © P. SchuetzWas ist denn nun der grösste trade-off, dem Fische im Winter zu begegnen haben? Und mit welchen Tricks kommen sie durch die kalte Jahreszeit?  Ein Ausweg, wenn’s eng wird, besteht immer darin, sich aus dem Staub zu machen. Auch Fische nutzen diese Option. So schwimmt etwa der Schwertfisch, ein Kosmopolit unter den Meeresfischen, im Winter in äquatornahe, wärmere Zonen. Und das, obwohl er sich bei Temperaturen zwischen 5° bis 27° Celsius wohl fühlt und über einen sogenannten partiell endothermen Stoffwechsel verfügt!

Angesichts der Fragmentierung ihrer Gewässer ist das Wandern für Süsswasserfische dagegen nur bedingt eine gute Lösung. Sie haben sich biochemisch angepasst. Tief Luft holen, wir tauchen nun ab in die Zellbiologie!

Alle Stoffwechselprozesse laufen letztlich zwischen Zellmembranen ab. Jede Zelle hat Mechanismen entwickelt “gute”, also nützliche, Moleküle zu erkennen und aufnehmen zu können, beziehungsweise “schlechte” Stoffe, meistens Abfallprodukte ihres Stoffwechsels, über die Zellmembran loszuwerden.

Eine Schlüsselrolle bei diesen Austauschprozessen über den Zellmembranen kommt dabei der Umgebungstemperatur zu. Die Betriebstemperatur von Fischen entspricht nun eben derjenigen ihres Umgebungswassers. So ergeben sich für Fische im Winter mindestens zwei physiologische Hürden: Bei tieferen Temperaturen verschlechtert sich nämlich die Durchlässigkeit ihrer Zellmembranen und ausserdem verlangsamt sich allgemein ihre Stoffwechselrate drastisch.

Ein Beispiel: Schon eine 10° C tiefere Umgegunbstemperatur hat für ein wechselwarmes Tier zur Folge, dass seine Stoffwechselrate sich halbiert! Kein Wunder also, “hängen” viele Fische im Winter beinahe regungslos in der Wassersäule “rum” und sparen dabei sogar Auftriebsenergie, weil das dichtere Winterwasser sie besser trägt.

Andere Fische behelfen sich dagegen durch sogenannte “Kompensation”. Sie greifen dafür in die Trickkiste.

Enzyme unterstützen fast allen Stoffwechselreaktionen als Katalysatoren, sprich sie sorgen dafür, dass Prozesse rascher und energieeffizienter ablaufen. Aber auch Enzyme sind Temperatur-sensibel! Fische besitzen deshalb für die gleiche chemische Reaktion gleich mehrere sogenannte Isozyme, die – je nach Umgebungstemperatur – zum Einsatz kommen. Wird es also kühler, produziert der Fisch einfach mehr Isozym vom Typ 4°C – et voilà! seine Stoffwechselrate bleibt konstant. Der Kälte ein Schnippchen geschlagen! Das funktioniert aber auch nur, solange es noch was zu futtern gibt.

Schliesslich gibt es eine Reihe von Fischen, die keineswegs an Kältestress leiden. Vielmehr setzt ihnen die winterliche Sauerstoffarmut ihres Gewässer zu. Einige unter ihnen sind aber in der Lage auch unter anaeroben Bedingungen Zucker, i.d.R. Glykogen, zu verwerten. Der Prozess nennt sich, wie einfallsreich, Glykolyse.

Zwar ist dieser Abbau von körpereigenenen Reserven in seiner Energiebilanz sehr viel schlechter als eine Glykolyse unter aeroben Bedingungen. Aber – in Kombination mit einem Energie sparenden Lebensstil – ist dies gleichwohl eine erfolgreiche Strategie über den Winter zu kommen. Ganz schön raffiniert!

Organismus: , ,
Ökosystem(e):
Themen: , , , , , ,