R CO2 = m age: d age: 5.5 d (capped) R CO2 (µl h -1 ) larval mass (mg) Massenexponent

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Gert Walter
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1 Vorlesung Ökophysiologie der Tiere WS, h Anton Stabentheiner A) Reaktion von Organismen auf ökologische Einflußfaktoren Quellen physiologischer Variation Adaptive Variation und Akklimatisation ) Temperatur und Strahlung, Energetik der Fortbewegung: Beziehungen zwischen Körper- und Umgebungstemperatur Überwinterungsstrategien Morphologie und Entwicklung Körpergröße und Energieumsatz Wärmeaustausch Verhalten und Umweltfaktoren Aktivität und Energieumsatz ) Soziale Thermoregulation: Bauliche Maßnahmen Soziale Thermoregulation am Beispiel der Honigbiene Soziale Thermoregulation bei homoiothermen Tieren C) Wasser und Osmoregulation Aquatische und terrestrische Lebensräume Wasserhaushalt und seine Regelung Poikilotherme Stoffwechsel & Masse R CO (µl h - ) Massenexponent b = R CO = a. Masse b Massenexponent Bienenlarven: b=,9* Heuschrecke: b=,** ** Schistocerca americana (Grenlee & Harrison ) Masse (mg),,,,, * Apis mellifera (Petz, Stabentheiner & Crailsheim ) Poikilotherme Stoffwechsel & Masse Poikilotherme Stoffwechsel & Masse Massenexponent = Steigung in log-log-darstellung! R CO (µl h - ) - R CO =. m.99 age:. -. d age:. d (capped) Bienenlarven - larval mass (mg) R CO (µl h - ) - log! Massenexponent = Steigung in log-log-darstellung! R CO = a. Masse b Massenexponent b =,9* Bienenlarven: b=,9* Heuschrecke: b=,** * Apis mellifera (Petz, Stabentheiner & Crailsheim ) ** Schistocerca americana (Grenlee & Harrison ) Masse (mg) - log! Massenexponent b = Bienenlarven: b=,9* Heuschrecke: b=,**,,,,,,,,

9 Poikilo-, Hetero-, Homoiotherme Vergleich Poikilo-, Hetero-, Homoiotherme Vergleich, b ~,! Honigbiene heterotherm (T a = C) aktiv ruhig, x x,, Steigung ~, bei allen Gruppen!

2 9 Poikilo-, Hetero-, Homoiotherme Vergleich Poikilo-, Hetero-, Homoiotherme Vergleich, b ~,! Honigbiene heterotherm (T a = C) aktiv ruhig, x x,, Steigung ~, bei allen Gruppen! Steigung ~, bei allen Gruppen! Poikilotherme Massenspezifischer Stoffwechsel Insektenlarven = Poikilotherm h - ) R CO (µl mg - Apis mellifera-larven larval mass (mg) Orthoporus ornatus

3 Endotherme Insektenlarve Bienenwaben mit Wachsmotten-Larven Große Wachsmotte Galleria melonella Heterotherme (partiell endotherme) Insektenlarven Kalorimetrie T Larve -T Wabe ~,- C Verbrennungskalorimeter Energieinhalt eines Körpers Direkte Kalorimetrie Energieumsatz (Abwärme) 9

Direkte Kalorimetrie Wachsmottenlarven, Galleria melonella Vergleich d. Energieumsatzes? Umrechnung mw/g µl O /g.h Galleria melonella - endotherm Wachsmotte = heterotherm!

4 Direkte Kalorimetrie Wachsmottenlarven, Galleria melonella Vergleich d. Energieumsatzes? Umrechnung mw/g µl O /g.h Galleria melonella - endotherm Wachsmotte = heterotherm! Orthoporus ornatus - ektotherm Kalorimetrie & Brennwert Brennwert Verbrennungskalorimeter Energieinhalt eines Körpers Bestimmung des physikalischen Brennwertes von Stoffen: BW physikal. ~, (Glucose =,) ~ Direkte Kalorimetrie Energieumsatz (Abwärme) Physiologischer Brennwert von Stoffen: Bw physiol. ~, ~, BW physikal. ~, ~ Bemerkungen restlos zu CO und H O abgebaut restlos zu CO und H O abgebaut; hydratisieren nicht wie! Nur bis HARNSTOFF abgebaut! O = KÄ [kj/lo ], 9, 9, H N C NH

KÄ [kj/lo ], (Glucose=) 9, 9, Indirekte Kalorimetrie KALORISCHES ÄQUIVALENT (KÄ) BW physikal.

5 Energieumsatz aus O -Verbrauch Brennwert Physiologischer Brennwert von Stoffen: Bw physiol. ~, ~, Bemerkungen restlos zu CO und H O abgebaut restlos zu CO und H O abgebaut; hydratisieren nicht wie! Nur bis HARNSTOFF abgebaut! KÄ [kj/lo ], (Glucose=) 9, 9, Indirekte Kalorimetrie KALORISCHES ÄQUIVALENT (KÄ) BW physikal. ~, ~ KÄ=Kalorisches Äquivalent Energieumsatz aus O -Verbrauch Indirekte Kalorimetrie Energieumsatz aus O -Verbrauch Respiratorischer Quotient RQ = Nahrungsstoff RQ V ~, CO ~, wenn V, >! O z.t. Wachstum Leistung P [W] = KÄ. V O [J/l O. l O/s = J/s = W] P = Leistung KÄ = Kalorisches Äquivalent VO = O -Verbrauch 9

6 Energieumsatz aus O -Verbrauch Vergleich d. Energieumsatzes? Im Bienenwachs: Myricin = Palmitinsäure-Ester des Myricyl-Alkohols Vergleich mw/g µl O /g.h Galleria melonella - endotherm Palmitinsäure Palmitinsäure- Oxidation: O = C OH H O Myricyl- Alkohol HO CH CH CH Myricin (Esterbindung) O = C O CH CH CH Orthoporus ornatus - ektotherm ~9. ~. µl O g - h - ~x ~x Orthoporus-Umsatz ( µl O g - h - ) RQ = CO O ~, Vorlesung Ökophysiologie der Tiere WS, h Anton Stabentheiner Wärmeverlust - Auskühlfunktion A) Reaktion von Organismen auf ökologische Einflußfaktoren Quellen physiologischer Variation Adaptive Variation und Akklimatisation dt K = k (T K -T a ) dt ) Temperatur und Strahlung, Energetik der Fortbewegung: Beziehungen zwischen Körper- und Umgebungstemperatur Überwinterungsstrategien Morphologie und Entwicklung Körpergröße und Energieumsatz Wärmeaustausch Verhalten und Umweltfaktoren Aktivität und Energieumsatz ) Soziale Thermoregulation: Bauliche Maßnahmen Soziale Thermoregulation am Beispiel der Honigbiene Soziale Thermoregulation bei homoiothermen Tieren T K -T a = A. e -kt k = Newton'sche Auskühlkonstante [ C. min -. C - T-Differenz] T K =Körpertemperatur T a =Umgebungstemperatur A = Konstante C) Wasser und Osmoregulation Aquatische und terrestrische Lebensräume Wasserhaushalt und seine Regelung

m =, J/ C, Bienethorax (Wärmequelle, ~ mg) c.m =, J/ C Pferd (~ kg):.. J/ C ) =. kj/ C t (s) Sigurd Schmaranzer 9 M = Masse T = Temperatur ( K) kcal/(g.

7 Auskühlkurven Honigbiene: Auskühlen nach dem Flug log Wärmekapazität Wärmeinhalt: Q = c.m.t [J] Q = c.m. T [J] T Th -T a ( C) dt K = k (T K -T a ) dt Gerade in halblog. Darstellung! c = spezifische Wärmekapazität (=Stoffkonstante) [kj/(kg. C)] [kcal/(kg. C)] c.m = Wärmekapazität [kj/ C] groß bei großen Tieren Biene ( mg): c.m =, J/ C, Bienethorax (Wärmequelle, ~ mg) c.m =, J/ C Pferd (~ kg):.. J/ C ) =. kj/ C t (s) Sigurd Schmaranzer 9 M = Masse T = Temperatur ( K) kcal/(g. C) =, kj/(g. C) Heterothermie Körpermasse und Auskühlrate Homoiothermie Massen- & oberflächenspezifischer Grundumsatz Hummeln k Wärmekapazität c.m Heinrich & Heinrich 9

8 9 Homoiothermie Massenspezifischer Umsatz Homoiothermie Massenspezifischer Umsatz Spezifischer O -Verbrauch (Liter O. kg -. h - ) Spitzmaus Kaktusmaus Pferd Elefant Körpermasse (kg) log. Achse! Spezifischer O -Verbrauch (Liter O. kg -. h - ) Spezifischer O -Verbrauch log. (Liter O. kg -. h - ), Steigung ~ -,,,,, Homoio- und Heterotherme Massenspezifischer Umsatz a) Homoio- und heterotherme Tiere Spezifischer O -Verbrauch (Liter O. kg -. h - ) Spezifischer O -Verbrauch log. (Liter O. kg -. h - ), Spitzmaus Kaktusmaus Pferd Elefant Körpermasse (kg) Steigung ~ -,,, Spezifischer O -Verbrauch (Liter O. kg -. h - ) Spezifischer O -Verbrauch log. (Liter O. kg -. h - ), Biene: Flug (T a = C, T Th ~ C) ** Biene: Thermoregulation (T a = C, T Th ~ C) * Spitzmaus Pferd Elefant Körpermasse (kg) b) Vergleich: homoio- und heterotherme Tiere Heterotherme Biene: Flug (T a = C, T Th ~ C) ** Biene: Thermoregulation (T a = C, T Th ~ C) * Biene: Ruhe (T a = C, T Th = C) Spitzmaus Elefant Homoiotherme (T a = C, T K ~ C) Steigung ~ -, E-, Homoio- und Poikilotherme Massenspezifischer Umsatz µl O /(g.h) µl O /(g.h) Orthoporus ornatus (poikilotherm) 9 Masse (g) Orthoporus ornatus (poikilotherm), Masse log. (g) Spezifischer O -Verbrauch Spezifischer O -Verbrauch (Liter O. kg -. h - ) (Liter O. kg -. h - ) Spitzmaus Kaktusmaus Pferd Elefant Körpermasse (kg),,

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