Tierische Auszeit

Torpor ist nicht auf den Winter beschränkt

Hinter dem „Winterschlaf“ steckt der Zustand einer gesenkten Stoffwechselrate, Torpor (lateinisch: Erstarrung, Betäubung) genannt. Es ist ein ausgeprägter, inaktiver Starrezustand, den vor allem kleinere Säugetiere und Vögel nutzen, um bei Kälte oder Nahrungsmangel Energie zu sparen. Torpor ist nicht nur Winterschlaf, sondern kann jederzeit bei schlechten Umweltbedingungen als Energiesparmodus angewendet werden. Der Stoffwechsel wird auf ein Minimum gesenkt und die Körpertemperatur deutlich heruntergefahren.

In einer Anfang 2025 vom Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt veröffentlichten Studie werden zwei Arten von Torpor unterschieden: der tägliche Torpor, der von einigen Stunden bis zu einem Tag anhalten kann, und der Winterschlaf (Hibernation), der länger als einen Tag dauert und saisonal – vor allem im kalten Winter – auftritt.

Im Vergleich zu den Winterschläfern können Tiere aus dem täglichen Torpor in wesentlich kürzerer Zeit wieder aufwachen und zu ihrer normalen Aktivität übergehen. Täglicher Torpor ist bei einigen Vögeln nachgewiesen, darunter auch bei uns heimischen Arten. Mauersegler (Apus apus) etwa verbringen den Großteil ihres Lebens in der Luft. Schlechtes Wetter können sie normalerweise leicht umfliegen – nur nicht in der Brutzeit. Die Jungvögel sind auf Fütterungen durch die Eltern angewiesen. Bleiben die bei schlechtem Wetter und entsprechendem Nahrungsmangel aus, gehen die Jungtiere in einen energiesparenden Torpor über.

Auch von erwachsenen Mauerseglern ist durch Studien belegt, dass sie am Nistplatz in kalten Nächten die Körpertemperatur um bis zu acht Grad absenken und in den Energiesparmodus schalten.

Einige heimische Singvogelarten machen das ebenfalls, wenn auch etwas weniger ausgeprägt: Blau- und Kohlmeisen können nachts ihre Körpertemperatur um circa fünf Grad absenken. Auslöser dafür sind ebenfalls Nahrungsknappheit und kalte Nächte. Auch für Weidenmeisen und Goldhähnchen sowie für Haus- und Ringeltauben ist Torpor nachgewiesen.

Am ausgeprägtesten findet sich diese Fähigkeit bei einer Artengruppe, die eng mit Mauerseglern und (etwas weniger eng) auch mit den Nachtschwalben verwandt ist: Kolibris sind zu einem sehr tiefen Torpor fähig. Den Rekord hält das Schwarzbauch-Glanzschwänzchen, das in den Hochlagen der Anden lebt. Nacht für Nacht senkt der Vogel seine Körpertemperatur bis auf etwa 3,5 Grad ab. Aber auch in tropischen Gebieten, in denen die Temperaturen konstant über 25 Grad liegen, gehen Kolibris regelmäßig in den Torpor. Von allen Vögeln und Säugetieren haben sie die höchste Stoffwechselrate. Das heißt, selbst im Ruhezustand verbrauchen sie etwa dreimal so viel Energie wie etwa Meisen. Der Torpor als Energiesparmethode ist für sie besonders wichtig.

Kurzzeitig Energie sparen zu können, ist jedoch nicht nur für Vögel vorteilhaft, beispielsweise praktizieren auch einige Mausarten diese Art des Torpors, teilweise ergänzend zu ihrem Winterschlaf.

Mehrfach entstanden

Wegen der komplexen Vorgänge beim Torpor dachte man lange, dass diese Fähigkeit von der Evolution einmalig entwickelt worden ist. In ihrer Studie kommen die Forscher der Senckenberg Gesellschaft aber zu einem anderen Schluss: „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Winterschlaf mehrfach unabhängig voneinander bei verschiedenen Abstammungslinien entstanden ist“, sagt Michael Hiller, Mitautor der Studie.

Hiller und seine Kollegen haben für ihre Studie Daten von 737 Säugetier- und 601 Vogelarten ausgewertet, von denen 415 bekanntermaßen fähig zu Torpor/Winterschlaf sind. Mithilfe der Ahnensequenzrekonstruktion (ASR) schlossen sie anhand von Merkmalen heutiger Arten auf die Merkmale ihrer gemeinsamen Vorfahren. Die Wissenschaftler bestimmten dabei, wie wahrscheinlich es war, dass bei verschiedenen Vorfahren in einem Stammbaum einer der drei Zustände „kein Torpor“, „Torpor“ oder „Winterschlaf“ vorlag.

„Wir konnten feststellen, dass sich der kurzfristige tägliche Torpor und der ausgedehnte Winterschlaf entwicklungsgeschichtlich nicht klar voneinander abgrenzen lassen – evolutionäre Übergänge zwischen beiden kommen häufig vor“, berichtet Hiller. „In der Evolutionsgeschichte hat sich die Fähigkeit des kurzzeitigen Torpors wiederholt zu einem längeren Winterschlaf entwickelt und andersherum – oft innerhalb von nur wenigen Millionen Jahren.“ Vermutlich ausgeschlossen ist allerdings der direkte Sprung zum Winterschlaf, ohne vorherige kurzzeitige Torpor-Fähigkeit.

Die Studie zeigt auch, wie sich die Torpor-/Winterschlaf-Fähigkeit auf verschiedene Tiergruppen verteilt. Sie findet sich unter anderem bei Nagetieren, Fledertieren, Insektenfresserartigen, Raubtieren, Primaten, bei Seglervögeln, Sperlingsvögeln und Tauben.

Es gibt einen Zusammenhang zwischen der Körpergröße einer Art und der Wahrscheinlichkeit zur Torpor-/Winterschlaf-Fähigkeit: Eine geringe Körpergröße lässt diese Wahrscheinlichkeit steigen. Viele typische Winterschläfer, etwa Eichhörnchen, Feldhamster, Igel oder Siebenschläfer wiegen weniger als ein Kilo. Das erscheint logisch: Für kleine Körper ist es deutlich energieaufwendiger, bei Kälte eine konstante Temperatur zu halten, als für große. Ihr Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis ist deutlich ungünstiger und sie verlieren schneller Wärme an die Umgebung.

Umgekehrt ist es deutlich einfacher, einen kleinen Organismus nach dem Winter wieder hochzufahren als einen großen. So kann die Körpertemperatur der Haselmaus (Muscardinus avellanarius) im Winterschlaf auf bis zu ein Grad Celsius abfallen, und im Frühjahr schafft es der Bilch, den Körper wieder zu erwärmen.

Bestimmend sind Temperatur und Nahrung

Nachtaktive Tiere halten häufiger Torpor/Winterschlaf als tagaktive, Fleischfresser häufiger als Pflanzenfresser. Gerade bei insektenfressenden Tieren leuchtet das ein. „In Regionen mit starken saisonalen Temperaturunterschieden schwankt auch die Verfügbarkeit von Insekten deutlich. Einige Fledermäuse beispielsweise halten ihren Winterschlaf während der Periode mit dem niedrigsten Insektenvorkommen“, erklärt Hiller.

Eine Umgebung mit ausgeprägten Jahreszeiten, also kälteren, trockeneren und nährstoffärmeren Episoden, begünstigt Torpor und Winterschlaf. Gleichbleibend warme Temperaturen und ein kontinuierliches Nahrungsangebot senken dagegen die Wahrscheinlichkeit für Torpor und Winterschlaf.

Doch die Studienautoren betonen die Komplexität des Auftretens von Torpor. „Bei jedem dieser beobachteten Muster haben wir gleichzeitig zahlreiche Ausnahmen gefunden“, sagt Hiller, „was ein Hinweis darauf ist, dass der Torpor mehrfach in verschiedenen Artengruppen und unter unterschiedlichen Bedingungen unabhängig voneinander entstanden ist.“ Eine solche mehrfache Entwicklung sei auch keine Besonderheit, bei vielen anderen komplexen Merkmalen wie dem Sehen oder Fliegen sei es genauso.

Ungewöhnliche Schläfer

Zu den Arten, die dem typischen Muster nicht entsprechen, gehören Schwarz- und Braunbären. Sie leben zwar größtenteils in Gebieten mit starken saisonalen Temperaturunterschieden und schwankendem Nahrungsangebot – eine passende Voraussetzung für Torpor/Winterschlaf –, allerdings sprengen sie mit ihrem Gewicht von meist über 100 Kilogramm die Größenordnung der übrigen Winterschläfer. Das Problem der komplizierten, energieaufwendigen Wiederaufwärmphase umgehen sie, indem sie ihre Körpertemperatur nur um wenige Grad absenken. Das Verbreitungsgebiet der Schwarzbären reicht von Alaska bis Mexiko. In Gebieten, in denen es keine kalten Winter gibt, verzichten die Tiere auf Winterschlaf. Denn der Winterschlaf ist kein Programm, das immer automatisch abläuft. Wenn die Umstände es zulassen, wird die Fähigkeit nicht aktiviert. „Wahrscheinlich gibt es noch eine ganze Reihe von Arten, die die Fähigkeit zu Torpor oder Winterschlaf haben, diese Fähigkeit aber nicht aktivieren, weil das in ihrem Ökosystem nicht nötig ist“, sagt Hiller.

Weitere ungewöhnliche Winterschläfer sind Arten, die trotz gleichbleibend warmer Umgebungstemperatur mehrere Monate am Stück schlafen: Die auf Madagaskar heimischen Fettschwanzmakis gehören dazu. Sie ernähren sich hauptsächlich von Blüten und Früchten und fressen sich in der Zeit von November bis März einen Fettvorrat an, der vor allem im Schwanz gespeichert wird – daher der Gattungsname. Die Makis verschlafen dann in Baumhöhlen die Trockenzeit, die etwa von April bis Oktober anhält. Auch Ameisenigel, die in Australien sowie auf Tasmanien leben, gehören zu den Winterschläfern. Sie legen in den australischen Wintermonaten Mai bis August eine Ruhephase ein, weil Ameisen und Termiten – die Hauptnahrung der Tiere – dann kaum aktiv sind. Aber wie die Bären in Amerika können auch Ameisenigel auf den langen Schlaf verzichten und zum Energiesparen nur kürzere Torpor-Phasen nutzen. Ein Beleg dafür, dass Winterschlaf und Torpor keine getrennten Fähigkeiten sind, sondern ein Kontinuum bilden.

Heimische Fledermausarten können ebenfalls beides kombinieren: sie halten in der kalten Jahreszeit einen mehrmonatigen Winterschlaf. Darüber hinaus nutzen viele Arten auch einen kurzen Torpor – zum Beispiel als energiesparende Pause am Tag, aber auch wenn schlechte Witterung die Nahrungssuche bei Nacht unmöglich macht. Siebenschläfer, Gartenschläfer und Haselmaus nutzen ebenfalls beide Torpor-Arten.

Nur ein Winterschläfer unter den Vögeln

Den langen Winterschlaf nutzen fast nur Säugetiere. Vögel sind keine Winterschläfer. Um ihre Flugfähigkeit zu erhalten, können sie in der Regel kein großes Fettpolster anlegen, ihnen fehlt ebenso das braune Fett, das für die Erwärmung am Ende des Winterschlafs wichtig ist. Eine Ausnahme gibt es aber: die Winternachtschwalbe. Sie lebt im Westen Nordamerikas und jagt nachts nach Insekten. Wenn es kalt wird, und wenn weniger Insekten unterwegs sind, suchen sich die Vögel Felsnischen, in denen sie bis zu mehreren Monaten Winterschlaf halten. In der insektenreichen Zeit zuvor legen sie einen kleinen Fettvorrat an, und für das Problem mit dem fehlenden braunen Fett haben sie eine elegante Lösung gefunden: Sie schlafen meist in Felsnischen mit südlicher Ausrichtung. Scheint die Sonne wieder vermehrt, erwärmt sie die Steine und den darin ruhenden Vogel gleich mit.

Trotz Inaktivität ein fitter Körper

Die Studie von Hiller und seinen Kollegen ist eine klassische Grundlagenarbeit. Auf längere Sicht kann es aber auch für den Menschen praktischen Nutzen haben, die Evolution des Winterschlafs und seine Verortung im Erbgut besser zu verstehen: „Trotz wochenlanger Inaktivität verlieren die meisten Winterschläfer kaum Muskelmasse und auch die Knochendichte nimmt kaum ab. Für die Medizin ist das höchst interessant“, sagt Michael Hiller. Würde sie den Schlüssel finden, wie die Muskeln und Knochen auch bei monatelanger Bettlägerigkeit erhalten werden könnten, würde dies den Klinikalltag revolutionieren.■