Gemeinsam oder alleine durch die Kälte?

Wir haben letzte Woche bereits gelernt, dass Tiere im Winter ein dichteres Fell oder Federkleid bekommen, um sich vor der Kälte zu schützen. Und die Vögel plustern zusätzlich noch ihr Federkleid auf. Welche weiteren Strategien können wir noch in Experimenten nachvollziehen? Olga erzählt uns, dass sie während eines Spaziergangs in den vergangenen Tagen eine interessante Entdeckung im Bürgerpark gemacht hat.

Sie hatte einen kleinen Frosch gefunden, der regungslos und kalt unter einem Haufen Blätter lag. Nachdem sie ihn ein bisschen aufgewärmt hat und er wieder aktiver wurde, hat sie ihn zurück auf den Boden gesetzt. Obwohl er gerade wieder fit war, suchte er sich einfach erneut ein laubvolles Plätzchen und war nach kürzester Zeit wieder kalt und wie versteinert. Wieso tut er das und was passiert da? Olga erklärt uns, dass Frösche wechselwarme Tiere sind. Das bedeutet, dass sie aktiver sind je höher die Umgebungstemperatur ist. Im Winter sinkt die Temperatur der Frösche auf 0 Grad und sie fallen in eine Winterstarre. Aber wie überlebt so ein kleiner Frosch diese Kälte?

Wie hoch ist die Raumtemperatur?
Wie hoch ist die Raumtemperatur?

Die Schülerinnen überlegen sich in Gruppen, wieso sich der Frosch so verhält, um genau diese Hypothedann mithilfe von Versuchen, die Olga bereits vorbereitet hat, zu überprüfen. Zwei Gruppen werden sich mit dem eben besagten Phänomen beschäftigen. In einem zweiten Experiment beschäftigen sich weitere zwei Gruppen mit der Frage danach, warum sich Pinguine bei niedrigen Temperaturen aneinander kuscheln.

Die Experimente beginnen mit dem Lesen der Versuchsanordnungen und dem Überprüfen des Materials. Die Mädchen notieren ihre Hypothesen und machen sich daran, die verschiedenen Experimente durchzuführen. Die Gruppen bearbeitet jeweils zwei Versuchsansätze vor, um diese miteinander vergleichen zu können.

Vorsichtig wird Heißwasser eingefüllt
Vorsichtig wird Heißwasser eingefüllt

Die Froschgruppe misst zunächst 40 ml Wasser mit einem Messzylinder ab und füllt diese in ein Reagenzglas. Dies soll ein herkömmliches Tier darstellen. In einem weiteren Reagenzglas stellen die Schülerinnen ein Gemisch aus 20 ml Wasser und 20 ml Glycerin her, das sie ebenfalls mithilfe eines Messzylinders abgemessen haben. Diese Mischung ist unser kleiner Frosch. Die Mädchen versehen nun beide Reagenzgläser mit einem Thermometer und notieren die Temperatur. Als letzten Schritt werden die beiden Reagenzgläser in ein Becherglas mit einem Eis-Salz-Gemisch gesteckt. Man nennt diese Mischung auch Kältemischung, da die Temperatur von dem Eis, durch die Zugabe von Salz weiter sinkt. Dies eignet sich besonders gut, um in unserem Experiment zum Beispiel den kalten Waldboden zu simulieren, auf dem Frösche den Winter verbringen.

der "Pinguinversuch"
der „Pinguinversuch“

Währenddessen beschäftigen sich die zwei Pinguingruppen mit der Frage, weshalb Pinguine sich in der Antarktis bei durchschnittlich -19 Grad zusammenkuscheln. Nachdem auch hier die Schülerinnen ihre Hypothesen notiert haben, werden fleißig 10 Reagenzgläser mit einem Gummiband zusammen gebunden und in ein Becherglas gestellt. Ein weiteres Reagenzglas wird alleine in ein zweites Becherglas gestellt. Nun werden alle 11 Reagenzgläser mit heißem Wasser befüllt. Die Reagenzgläser stellen die Pinguine dar, sowohl in einer Gruppe als auch alleine. Das einzelne Reagenzglas bekommt ein Thermometer. In der Reagenzglasgruppe bekommt eins ganz außen und das in der Mitte auch ein Thermometer. Die Starttemperaturen werden notiert. Jetzt füllen die Mädchen die Bechergläser zur Hälfte mit Eiswasser.

Reagenzgläser in der Kältemischung
Reagenzgläser in der Kältemischung

Für beide Gruppen heißt es jetzt wieder, die Stoppuhr starten. Im Zweiminutentakt werden die Thermometer erneut abgelesen und die Temperaturen werden in eine von Olga vorbereitete Tabelle eingetragen. Nach der fünften Messung sind alle Experimente abgeschlossen. Jetzt müssen die Schülerinnen die erhobenen Daten nur noch auswerten. Dafür errechnen sie jeweils die Differenz der Start- und Endtemperatur beider Versuchsansätze und vergleichen diese miteinander.

Bei den Versuchen in der Froschgruppe ist was ganz Erstaunliches passiert. In dem Reagenzglas, welches nur mit Wasser gefüllt war, ist das Wasser komplett gefroren. Mit ein bisschen Handwärme lässt sich das Eis mit dem Thermometer aus dem Reagenzglas holen. Rabea bemerkt gleich, dass es fast aussieht wie ein Wassereis.

Rabea hat ein Versuchseis am Stiel
Rabea hat ein Versuchseis am Stiel

Die Glycerin-Wasser-Mischung im anderen Reagenzglas hingegen ist nicht gefroren. Das Glycerin, was auch unser kleiner Frosch in sich trägt, schütz also vor Erfrierung. So überlebt auch mit einem runtergekühlten Körper jeder noch so kleine Frosch die Kälte im Winter – sie haben Frostschutzmittel im Blut! Die Pinguingruppen konnten ebenfalls ihre Hypothesen bestätigen. Denn während das einzelne Reagenzglas sehr schnell und relativ stark abgekühlt ist, sind die beiden Reagenzgläser mit Thermometer in der Reagenzglasgruppe noch warm. Ganz besonders das in der Mitte. Das ist wohl der Grund dafür warum Pinguine in einer großen Gruppe ihre Kinder in ihre Mitte nehmen. Damit es diese besonders kuschelig warm haben und keines erfriert. Außerdem tauschen sie auch öfter ihre Positionen aus, damit alle mal eher mittig stehen können. Ganz schön pfiffig, die Natur.

Glücklich räumen die Mädchen ihre Tische auf, ziehen sich warm an und verschwinden in die Kälte. Nächste Woche beschäftigen wir uns weiterhin mit Pinguinen und schauen uns an mit welchen Strategien sie die Natur noch ausgestattet hat.

Bildquellen

  • Wie hoch ist die Raumtemperatur?: SFB 1232 / Claudia Sobich
  • Vorsichtig wird Heißwasser eingefüllt: SFB 1232 / Claudia Sobich
  • der „Pinguinversuch“: SFB 1232 / Claudia Sobich
  • Reagenzgläser in der Kältemischung: SFB 1232 / Claudia Sobich
  • Rabea hat ein Versuchseis am Stiel: SFB 1232 / Claudia Sobich
  • Der Versuchsaufbau wird besprochen: SFB 1232 / Claudia Sobich

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