Warum sind Lebewesen Wärmequellen
Wärme ist für die Erhaltung und Entwicklung von Leben wichtig. Die Sonne gilt als wichtigste Wärmequelle. Neben ihr gelten auch Lebewesen als Wärmequellen. Damit Lebewesen überhaupt erst Wärme abgeben können, muss ihnen zuvor Energie zugeführt werden. Worin aber besteht die Energie, die beispielsweise Menschen und Tieren zugeführt wird?
Bei Mensch und Tier wird die Energie in Form von Nahrung zugeführt. Weil nach der Nahrungsaufnahme im Körper chemische Prozesse ablaufen, spricht man auch von chemischer Energie. Der chemische Prozess besteht in der Umwandlung von Energie und Stoffen. Ein Teil dieser Umwandlung braucht der Körper, um den Organismus aufrechtzuerhalten. Das heißt: Ohne die Stoff- und Energieumwandlung kann der Körper nicht funktionieren und sich nicht fortbewegen.
Ein anderer Teil gibt Wärme nach außen ab. Pro Stunde gibt ein Mensch ungefähr 130 kJ im Durchschnitt ab. Hochgerechnet auf den Tag bedeutet das eine Wärmeabgabe von ungefähr 3000 kJ. Der Mensch als Lebewesen gibt also etwa ein Viertel von der Energie ab, die er in Form von Nahrung zu sich nimmt.
Inhalt
Wie funktioniert der Mensch als Wärmekörper?
Als Wärmekörper hat der Mensch eine bestimmte Oberflächentemperatur. Auf der nackten Haut beträgt die niedrigste Oberflächentemperatur zirka 26°C. Sie kann auch noch niedriger ausfallen. Das hängt von der körperlichen Kondition des Menschen ab. Um einen thermischen Ausgleich zu schaffen, sind Temperaturen bis zu 25°C erforderlich.
Liegt die Umgebungstemperatur niedriger als die der Oberflächentemperatur des Menschen, gibt der Körper automatisch mehr Wärme ab. Die geringere Temperatur der Umgebung entzieht dem Körper dann sozusagen die Wärme. Die Folge: Der Mensch friert. Die ausgleichende Thermoregulation ist gestört. Das kennst Du sicher von Deiner Reaktion, wenn es zu kalt ist. Du suchst dann einen wärmeren Ort auf.
Auch das Schwitzen ist eine Folge des Thermoausgleichs. Ist es zu warm, bewirkt das Schwitzen eine bessere Wärmeableitung. Warum? Die feuchte Haut begünstigt die Wärmeleitung zwischen der Haut und dem Blut. Die Folge: Das Wasser verdampft auf der Haut.
Was der Mensch als Wärmequelle zur Regulation und Erhalt als Wärmequelle einsetzt:
- Bekleidung
- warme oder kühle Orte
- Klimaanlage
- Heizung
- Ventilator<7li>
Als Faustregel gilt: Je größer die Temperaturunterschiede zwischen dem menschlichen Körper und der Umgebung sind, desto mehr Energie benötigst Du. Das heißt auch: Du musst mehr Nahrung aufnehmen, schneller atmen oder deinen Energiehaushalt herunterfahren.
Wie funktionieren Tiere als Wärmequelle?
In der Tierwelt unterscheidet man zwischen endothermen (gleichwarm) und exothermen (wechselwarm) Tieren. Wechselwarme Tier können ihre Körpertemperatur nicht selbst regulieren und passen sich der Umgebungstemperatur an. Gleichwarme Tiere, wie Säugetiere und Vögel, halten ihre Körpertemperatur aufgrund ihrer Durchblutung.
Bei Kälte werden zuerst die Gliedmaßen weniger durchblutet, um die inneren Organe stärker vor dem Erfrieren zu schützen. Menschen und Tiere frieren deshalb zuerst an den Fingern oder anderen äußeren Extremitäten. Schwitzen dient auch bei Tieren zum Erhalt der Körpertemperatur, indem der Körper gekühlt werden soll.
Als Wärmequelle können Tiere nur dann auf Dauer funktionieren, wenn die thermische Regulierung stimmt. Auf zu hohe Temperaturen reagieren Tiere mit Hecheln. Das Wasser verdampft hier über die Zungenoberfläche. Das Tier stellt auch die Haare auf, damit der Wind die von der Haut abgegebene Wärme besser fortträgt.
Bei Kälte hingegen können Tiere wie Menschen reagieren: Sie zittern. Dann rollen sie sich ein, um die Körperoberfläche zu verringern. Auf diese Weise geben sie weniger Wärme ab. Für einen Ausgleich der Temperatur und den Erhalt als Wärmequelle
- wechseln Tiere das Fell (Sommer- Winterfell).
- legen Tiere Speicherfett (zum Beispiel beim Igel) an.
- rollen sich Tiere ein.
- suchen Tiere einen warmen Ort auf.
- fangen Tiere das Hecheln an.
Dienen auch Pflanzen als Wärmequelle?
Auch Pflanzen sind Wärmequellen. Ist die Umgebungstemperatur zu niedrig, geben Pflanzen Wärme ab. Weil die Wärmeabgabe bei der Atmung erfolgt, können sie sich die Wärme zunächst nicht einbehalten. Es gibt aber Pflanzenarten, die eine Methode haben, um ihre Pflanzenteile zu erwärmen. Diesen Prozess nennt man auch Thermogenese. Dabei spielt die Umgebungstemperatur dann keine Rolle. Zum Beispiel kann der Lotus sich auf bis 35°C erwärmen.
Viel Wärme produziert der Aronstab. Seine Kesselfallen produzieren Wärme und geben Wärme ab, um Käfer und Fliegen anzulocken. Die Wärmequelle hat hier eine Bestäubungsfunktion: Gelangt die Fliege in die Falle, muss es die Pflanze erst bestäuben. Erst dann lässt die Kesselfalle das Insekt wieder frei.
Pflanzen können auch mit Fett heizen beziehungsweise Wärme abgeben. Bestes Beispiel ist der Philodendron. Auf den männlichen Blüten finden sich Fetttröpfchen, die Mitochondrien enthalten. Mitochondrien sind Zellorganellen. Sie oxidieren (mehrere chemische Verbindungen werden umgewandelt) Fettsäure und erzeugen dadurch Wärme.
Fazit
Lebewesen stehen mit der Natur in ständigem Austausch. Durch eine ausreichende Energiezufuhr erzeugen sie Wärme und werden damit zur Wärmequelle. Um sich diese Quelle zu erhalten, regulieren sie stetig ihre Temperatur. Der Mensch wechselt beispielsweise die Kleidung und Tiere wechseln das Fell. Einige Pflanzenarten nutzen ihren Erwärmungsprozess für die Bestäubung und regulieren die Temperatur unabhängig von der Umgebungstemperatur.
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