Harnkonzentration oder nasales Gegenstromprinzip?

Kamel © IMSI MasterClips

Da die Wassersuche in den Wüstenregionen häufig ein Glücksspiel ist, haben viele Tiere Wege gefunden, ihren Wasserverlust drastisch einzuschränken. Die wichtigsten „Einsparpotentiale“ gibt es bei der Ausscheidung von Harn und Kot und bei der Verdunstung.

Pulvertrockener Urin

Insekten wie der Mehlkäfer Tenebrio molitor können die Wasserabgabe bei der Harnproduktion fast auf null herunterfahren. Ausgeschieden wird lediglich ein trockenes, pulverartiges Sekret. Dieses Phänomen existiert aber nicht nur bei Insekten, auch viele Reptilien und Vögel sind in der Lage einen sehr konzentrierten Harn zu produzieren.

Sogar einige Säugetiere haben sich dieses Phänomen zu nutze gemacht. Die schon mehrfach erwähnte Kängururatte besitzt beispielsweise ebenfalls eine außerordentlich leistungsfähige Niere. Mithilfe einer außergewöhnlich langen Henlesche Schleife wird so viel Wasser bei der Harnbildung zurück gewonnen, dass letztlich praktisch nur trockenes Exkrement abgegeben wird. Kein Harn eines anderen Säugetiers ist so konzentriert wie der der Kängururatten. Die tägliche Wasserabgabe über den Urin wird dadurch auf ein absolutes Minimum reduziert. Vergleichbare Fähigkeiten besitzen Wüstenspringmäuse, Gabelböcke oder Kängurus.

Schwitzen schwer gemacht

Wenn die Körpertemperatur durch hohe Temperaturen oder starke körperliche Arbeit rapide ansteigt, wird es gefährlich – nicht nur für Wüstentiere. Um eine gefährliche Überhitzung zu vermeiden, wird dann schneller und häufiger geatmet oder stark geschwitzt. Bei der Verdunstung des Schweißes auf der Haut entsteht so viel „Verdunstungskälte“, dass sich unter normalen Umständen die Körpertemperatur wieder auf annehmbare Werte einpendelt.

Wüsteneidechse © U.S. Fish and Wildlife Service / William Radke

Je trockener jedoch die Umgebung, desto stärker normalerweise die Transpiration. Schon bei einer – im Vergleich zu den Wüstenbedingungen – sehr niedrigen Temperatur von 22 Grad Celsius gibt es dabei große Unterschiede zwischen den verschiedenen Tierklassen hinsichtlich der Wasserverluste. Während viele Reptilien und Insekten nur 0,1 bis vier Prozent des Körpergewichts pro Tag in trockener Luft verlieren, sind es bei den Amphibien bis zu 75 Prozent. Kein Wunder, dass in den heißen und trockenen Gebieten der Erde nur selten Amphibien, aber häufig Insekten und Reptilien zu finden sind.

Zahlreiche Wüstentiere haben sich im Laufe der Evolution besondere Schutzmechanismen gegen die „Schwitzwasserverluste“ einfallen lassen. Sehr beliebt und weit verbreitet sind beispielsweise verdunstungshemmende Schichten und Strukturen. Dazu gehören unter anderem Schuppen, aber auch Wachsschichten an der Körperoberfläche, wie sie besonders bei Insekten häufig vorkommen.

Nasales Gegenstromprinzip schützt vor Wasserverlust bei der Atmung

Auch die Wasserabgaben durch das Atmen können mithilfe spezieller Anpassungen an das Wüstenleben erheblich verringert werden. Tiere wie die Kängururatte gewinnen beispielsweise Teile des Wassers, das sie normalerweise bei der Atmung verlieren würden, durch Kondensation zurück. Sie haben dazu ein so genanntes „nasales Gegenstromprinzip“ entwickelt.

Beim Einatmen wird dem Nasengang durch die vorbei fließende, kühlere Luft zunächst Wärme entzogen. Die bis zur Lunge auf 38 Grad aufgeheizte und stark feuchtigkeitsbeladene Luft strömt beim Ausatmen dann wieder am jetzt deutlich kühleren Nasengang vorbei, wobei sie erhebliche Mengen an Wärme verliert. Ein Teil der Luftfeuchtigkeit kondensiert und wird nicht mit der Atemluft nach draußen abgegeben.

Dieser Trick funktioniert natürlich nur, wenn die Umgebungstemperatur deutlich unter der Körpertemperatur des Tieres liegt, im Falle der Kängururatte nur im kühlen unterirdischen Bau. Verlässt das Tier seine Behausung, steigt der atmungsbedingte Wasserverlust stark an.

Stand: 24.02.2005