Was passiert wirklich, wenn ein Goldfisch friert? Tauchen Sie ein in die faszinierende Welt der Zoophysiologie und begeben Sie sich auf eine wissenschaftliche Entdeckungsreise, die das Verhalten und den Sauerstoffverbrauch von Carassius auratus gibelio unter verschiedenen Temperaturbedingungen enthüllt. Dieses aufschlussreiche Werk analysiert detailliert, wie sich die ektotherme Natur des Goldfisches auf seine Stoffwechselaktivität auswirkt, und beleuchtet die RGT-Regel (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel), die besagt, dass sich die Stoffwechseltätigkeit bei einer Temperaturerhöhung von 10°C verdoppelt. Anhand präziser Messungen und Beobachtungen, von der aktiven Schwimmweise bei 25,8°C bis zur fast bewegungslosen Starre bei 10°C, werden die komplexen Zusammenhänge zwischen Umgebungstemperatur, Körpertemperatur und Energieverbrauch aufgedeckt. Erfahren Sie mehr über die Unterschiede zwischen Luft- und Wasseratmern, die Bedeutung des Gegenstromprinzips in den Kiemen und die erstaunliche Sauerstoffeffizienz von Wasserlebewesen. Die Diskussion der Ergebnisse liefert wertvolle Einblicke in die Anpassungsfähigkeit von Fischen an unterschiedliche Umweltbedingungen und die möglichen Ursachen für Schwankungen in der Atemfrequenz. Mit einem Q-10-Wert von 1,7 demonstriert diese Studie, wie sich Temperaturänderungen auf den Sauerstoffverbrauch auswirken und die Lebensweise dieser faszinierenden Kreaturen beeinflussen. Eine unverzichtbare Lektüre für alle, die sich für Tierphysiologie, Ökologie und die Geheimnisse des Lebens im Wasser interessieren. Entdecken Sie die verborgenen Mechanismen, die das Überleben in einer sich verändernden Welt ermöglichen, und erweitern Sie Ihr Wissen über die Wunder der Natur. Lassen Sie sich von den Ergebnissen überraschen und gewinnen Sie ein tieferes Verständnis für die komplexen Wechselwirkungen zwischen Lebewesen und ihrer Umwelt. Dieses Buch ist nicht nur eine wissenschaftliche Abhandlung, sondern auch eine Einladung, die Schönheit und Fragilität des Lebens in all seinen Facetten zu erkennen und zu schätzen.
I. Einleitung:
Bei diesem Versuch soll der Sauerstoff- bzw. Energieverbrauch eines Goldfisches (Carassius auratus gibelio) in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur bestimmt werden.
Fische sind ektotherme Tiere. Bei ektothermen Tieren wird die Körpertemperatur durch die Außentemperatur proportional gesteuert. Bei sinkender Umgebungstemperatur verringert sich die Körpertemperatur, bei steigender Umgebungstemperatur wird auch die Körpertemperatur erhöht.
Die Stoffwechsel-Temperaturabhängigkeit verhält sich wie eine chemische Reaktion, nämlich Verdopplung der Stoffwechseltätigkeit bei 10°C Temperaturanstieg (RGT- Regel). Zu den ektothermen Tieren gehören: Reptilien, Amphibien und Fische. Ektotherme Lebewesen sind auf bestimmte Klimazonen angewiesen, weil sie die Körpertemperatur nicht selbständig regulieren können. Weil diese Tiere bei einer gewissen Temperatur in Kältestarre fallen, können sie beispielsweise die arktischen Regionen nicht bevölkern.
Bei endothermen Tieren ist die Körpertemperatur bei unterschiedlichen Außentemperaturen konstant. Sie müssen für diese Temperaturregulation bis zu 80% ihrer Energie verwenden. Die Energieumsatzrate sinkt bei Erhöhung der Umgebungstemperatur auf einen Normalwert, der bis zu einer sehr hohen Umgebungstemperatur beibehalten wird. Erst dann wird die Energieumsatzrate wieder erhöht.(siehe Anhang 1) Das Ansteigen der Stoffwechseltätigkeit bei Umgebungstemperaturen außerhalb des Normalbereiches lässt sich so erklären: Bei kalter Umgebungstemperatur wird die Stoffwechselrate erhöht, weil Stoffwechsel ein Verbrennungsvorgang ist, bei dem Wärme freigesetzt wird. Außerdem verrichtet der Organismus Muskelarbeit, um die Körpertemperatur konstant zu halten. Bei warmer Umgebungstemperatur wird Schweiß produziert, der den Organismus abkühlt.
Unterschiede zwischen Luftatmern und Wasseratmern
Luftatmer:
Bei Luftatmern ist im Lungenraum ein Unterdruck. Wenn sich das Zwerchfell in Richtung Bauchraum bewegt, wird der Unterdruck vergrößert und Luft strömt in die Lunge. Dies passiert ebenfalls, wenn der Brustkorb durch die Rippenmuskulatur erweitert wird. In den Alveolen diffundiert der Sauerstoff in die Blutgefäße. Luftatmer nutzen nur 20% des vorhandenen Sauerstoffs und verwenden dafür 0,5-3% ihrer Energie. Die Atmungsrichtung ist bidirektional d.h. Ein- und Ausatmen erfolgen über den gleichen Weg.
Wasseratmer:
Wasseratmer atmen durch Kiemen. Der Mundraum der Wasseratmer wird aktiv vergrößert. Dadurch entsteht dort ein Unterdruck. Um den Druck auszugleichen, wird jetzt Wasser in den Mundraum gesaugt(Saugpumpe). Dieses Wasser wird durch die Kiemenbögen wieder nach außen gepresst. Der Fisch verschließt dabei sein Maul und drückt das im Mundraum vorhandene Wasser mit hohem Druck durch die Kiemenbögen(Druckpumpe). Diese Atemtechnik wird unidirektional genannt, weil zum Ein- bzw. Ausatmen nicht der gleiche Weg genommen wird. An den Kiemenlamellen erfolgt dann der Gasaustausch. Blut und Wasser fließen hier in entgegengesetzter Richtung (Gegenstromprinzip), wodurch 80% des im Wasser befindlichen Sauerstoffs ins Blut diffundieren. Der hohe Wert ergibt sich daraus, dass durch das Gegenstromprinzip innerhalb der Leitungen immer ein Konzentrationsunterschied herrscht. Bei einem Gleichstromprinzip, würde nicht so viel Sauerstoff diffundieren, weil zwischen den beiden ,,Leitungen" durch den gemeinsamen Weg ein Konzentrationsgleichgewicht auftreten würde. Für diese Atmung werden 30-40% der Energie benötigt.
Eine so hohe Sauerstoffeffizienz bei Wasseratmern ist unabdingbar, weil der Sauerstoff im Wasser bei 20°C nur 1% ausmacht.
II. Materialien und Methoden
Materialien:
Tiergefäß, Wasserbecken, Oximeter, Küvetten, Magnetrührer, Durchflussmesser, Eis, Thermometer, Eimer, Wasservorratsflasche mit Sauerstoff-gesättigtem Wasser, Waage, Schlauchklemme, Stoppuhr
Durchführung:
Das Wasserbecken wird mit Wasser gefüllt. Danach wird die Innenapparatur an den Vorratsbehälter angeschlossen und die Durchflussmenge geregelt (2,76 l/h). Nun setzt man den vorher gewogenen (36,7g) Goldfisch in das Tiergefäß und misst die Wassertemperatur (25,8°C). Ab Versuchsbeginn wird in regelmäßigen Abständen die Atemfrequenz, das Verhalten und der Sauerstoffverbrauch gemessen und notiert. Nach dem ersten Durchgang (30min.), kühlt man das Wasser auf eine niedrige Temperatur (10°C) und wiederholt den Vorgang.
Versuchsaufbau:
Quelle: Skript zum Zoophysiologischem Kurs SS2000 S. X-8
III. Ergebnisse
Verhalten des Fisches:
Bei einer Wassertemperatur von 25,8°C war der Goldfisch die ganze Zeit sehr aktiv. Er schwamm im Tiergefäß vor und zurück und versuchte sich zu drehen. Nach der Abkühlung auf 10°C wurde er deutlich ruhiger. Gegen Ende des Versuches, ließ er sich auf den Boden des Tiergefäß sinken und bewegte sich fast nicht mehr.
IV. Diskussion
Die unterschiedlichen Messwerte bei den verschiedenen Temperaturen lassen sich dadurch erklären, dass der Goldfisch ektotherm ist. Bei einer niedrigeren Wassertemperatur sinkt auch die Körpertemperatur. Das Absinken der Temperatur im zweiten Versuchsteil um mehr als 10°C erklärt, dass die Stoffwechseltätigkeit mehr als halbiert ist (RGT-Regel). Bei vermindertem Stoffwechsel wird weniger Sauerstoff verbraucht und deshalb atmet der Fisch bei einer Wassertemperatur von 10°C auch sehr viel weniger. Auch die stark reduzierte Aktivität deutet auf einen verringerten Stoffwechsel hin.
Die Schwankungen der Atemfrequenz in Anhang 4 werden vielleicht durch ungenaues Messen oder durch die Reaktion des Fisches auf Bewegungen außerhalb des Wasserbehälters verursacht.
Zum Q-10 Wert: Der Q-10 Wert ist in unserem Versuch 1,7 (Anhang 5). Das bedeutet, das bei einem Temperaturunterschied von 15,7°C mehr als doppelt so viel Sauerstoff verbraucht wird. Bei Q-10 Werten von mehr als 2 ist der O2-Verbrauch weniger als doppelt so hoch, bei Werten, die niedriger als 2 sind, mehr als doppelt so hoch.
V. Literatur
Skript zum Zoophysiologischem Kurs SS 2000
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in diesem Versuch zur Sauerstoffabhängigkeit bei Goldfischen?
In diesem Versuch wird untersucht, wie der Sauerstoff- und Energieverbrauch eines Goldfisches (Carassius auratus gibelio) von der Umgebungstemperatur beeinflusst wird.
Was sind ektotherme Tiere und wie betrifft das Goldfische?
Ektotherme Tiere, wie Fische, regulieren ihre Körpertemperatur proportional zur Umgebungstemperatur. Sinkt die Umgebungstemperatur, sinkt auch die Körpertemperatur des Fisches, und umgekehrt.
Was ist die RGT-Regel und wie wirkt sie sich auf den Stoffwechsel von Goldfischen aus?
Die RGT-Regel besagt, dass sich die Stoffwechseltätigkeit bei einer Temperaturerhöhung von 10°C etwa verdoppelt. Dies gilt auch für Goldfische, da sie ektotherm sind.
Was ist der Unterschied zwischen Luft- und Wasseratmern in Bezug auf die Energieeffizienz?
Wasseratmer (wie Fische) nutzen durch das Gegenstromprinzip an den Kiemen etwa 80% des im Wasser gelösten Sauerstoffs, benötigen aber auch 30-40% ihrer Energie für die Atmung. Luftatmer nutzen nur ca. 20% des Sauerstoffs, benötigen aber nur 0,5-3% ihrer Energie dafür.
Welche Materialien wurden für den Versuch benötigt?
Für den Versuch wurden benötigt: Tiergefäß, Wasserbecken, Oximeter, Küvetten, Magnetrührer, Durchflussmesser, Eis, Thermometer, Eimer, Wasservorratsflasche mit sauerstoffgesättigtem Wasser, Waage, Schlauchklemme und Stoppuhr.
Wie wurde der Versuch durchgeführt?
Der Goldfisch wurde in ein Tiergefäß mit Wasser gesetzt, und der Sauerstoffverbrauch wurde bei einer bestimmten Wassertemperatur gemessen. Anschließend wurde das Wasser abgekühlt, und die Messung wurde wiederholt.
Wie verhielt sich der Goldfisch bei unterschiedlichen Temperaturen?
Bei einer Wassertemperatur von 25,8°C war der Goldfisch sehr aktiv. Nach der Abkühlung auf 10°C wurde er ruhiger und ließ sich schließlich auf den Boden des Gefäßes sinken.
Wie erklären sich die unterschiedlichen Messwerte bei verschiedenen Temperaturen?
Die unterschiedlichen Messwerte sind darauf zurückzuführen, dass der Goldfisch ektotherm ist. Bei niedrigeren Temperaturen sinkt seine Körpertemperatur, was zu einem verringerten Stoffwechsel und Sauerstoffverbrauch führt.
Was bedeutet der Q-10 Wert in diesem Versuch?
Der Q-10 Wert im Versuch beträgt 1,7. Dies bedeutet, dass bei einem Temperaturunterschied von 15,7°C der Sauerstoffverbrauch mehr als doppelt so hoch ist.
Woher stammen die Informationen für diesen Versuch?
Die Informationen stammen aus dem Skript zum Zoophysiologischen Kurs SS 2000 und aus dem Buch "Zoologie" von Wehner und Gehring (Thieme Verlag, 23. Auflage, 1995).
- Arbeit zitieren
- Björn Kreiß (Autor:in), 2000, Bestimmung des Sauerstoffverbrauch von Fischen in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/97360
