Der raffinierte Winterschlaf des Schwarzbären

Extreme Kälte: Unter den Bedingungen der Arktis überlebt der Schwarzbär dank seiner ausgedehnten Ruhephase im Winter. Ein ausgeklügeltes biologisches Phänomen, das Biologen noch immer vor Fragen stellt – trotz Hightech-Überwachung und Beobachtung mit Videokameras.

Ein halbes Jahr nichts trinken, nicht pinkeln, keinen Stuhlgang: Dieses Kunststück schafft der amerikanische Schwarzbär in seinem Winterschlaf. Und wenn er am Ende der kalten Periode aufwacht und seinen Schlafplatz verlässt, dann ist er immer noch im Vollbesitz seiner Kräfte.

Ein erstaunliches Phänomen, weil das Tier über Monate gelegen hat und nichts zu sich genommen hat. Müssen wir Menschen auch nur einige Wochen im Bett liegen, so bauen sich unsere Muskeln schnell ab, und auch unsere Knochen werden nach und nach schwächer.

Biologischer Appetit-«Schalter»

«Der Winterschlaf birgt eine Menge an Geheimnissen, die medizinisch nützlich sein könnten», sagt Brian Barnes. Er ist Arktisbiologe an der Universität von Alaska in Fairbanks und untersucht den Winterschlaf bei Bären und anderen arktischen Tieren.

Auch die Steuerung des Appetits vor und nach der Ruhephase sei hoch interessant, so Barnes: «Der Hunger der Bären ist legendär, wenn sie sich Fettreserven anfressen, aber kurz bevor sie sich ins Winterquartier zurückziehen, wird der Appetit einfach abgestellt.» Biete man ihnen dann etwas zu futtern an – keinen Bissen nähmen sie. Nach dem Winterschlaf werde der Appetit wieder eingeschaltet. Wie machen die Bären das?

Ein Schlaflabor für Bären

Um diese Rätsel zu lüften, beobachtet Barnes mit seinem Mitarbeiter Oivind Toien Bären während ihres ganzen Winterschlafs minutiös. Sie haben in einem Waldstück auf dem Gelände der Universität zwei Käfige gebaut, in denen eine Kiste steht: «eine halbnatürliche Bärenhöhle», wie Toien sagt. Die Tiere sind der der alaskischen Kälte voll ausgesetzt; minus 40 Grad Celsius in einer Januarnacht sind da keine Seltenheit.

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0:44 min, vom 5.7.2013

In diese Kisten bugsiert Toien im Spätherbst die Bären, wenn sie sich für den Winterschlaf bereit machen. Vorher wurden ihnen unter Narkose Messfühler in den Körper gepflanzt, die Herzströme und Muskelbewegungen aufzeichnen.

Die Atmung und Körpertemperatur werden ebenfalls registriert. Und Kameras filmen die Tiere, dokumentieren ihre Reaktionen und Bewegungen während des Winterschlafs.

Atmung im Slow-Modus

Toien hat herausgefunden, dass die ruhenden Bären ihren Stoffwechsel auf einen Viertel des normalen Niveaus zurückfahren. Dies lässt ihre Körpertemperatur sinken. So sparen sie viel Energie und brauchen weniger Sauerstoff. Nur einmal alle 45 Sekunden atmet ein Bär in Winterruhe. «Ihre Körpertemperatur oszilliert in einem mehrtägigen Rhythmus zwischen 30 und 35 Grad», sagt Toien, «das ist sehr ungewöhnlich. Andere Säugetiere halten ihre Temperatur im Winterschlaf stabil.»

Schnarchbär: Langsamer Atem im Winterschlaf

0:51 min, vom 5.7.2013

Der Winterschlaf ist präzis gesteuert. Weit unter 30 Grad darf ein Bär nicht gehen, sonst droht ihm ein Herzstillstand – wie übrigens auch Menschen, die einer starken Unterkühlung ausgesetzt sind.

Darum heizt das Tier sich regelmässig auf, indem es seine Muskeln zittern lässt. Den Knochen und Muskeln gaukelt der Organismus irgendwie vor, dass sie ständig in Gebrauch sind, damit sie nicht abbauen.

Viele offene Fragen

«Bären im Winterschlaf sind die ultimativen couch potatoes», hat der Biologe Bernd Heinrich in seinem Buch «Winterworld» geschrieben. Oivind Toien hat zahlreiche Gewebeproben von den Bären genommen, um mehr über die molekularen Vorgänge zu erfahren, die den Winterschlaf steuern.

Der Wissenschaftler vermutet, dass die innere Uhr, die jedes Lebewesen in der einen oder anderen Form besitzt, massgeblich daran beteiligt ist. Offenbar können die Schwarzbären den Wecker dieser Uhr über Monate einfach ausschalten.

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