Die Rolle der Kontrolle des unmerklichen evaporativen Wasserverlustes bei endothermen Tieren

• Antragstellerin: Dr. Stephanie Reher
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Physiologie der Tiere ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512659895

Faktoren, die den Wasserhaushalt und die Wärmeregulation von Tieren beeinflussen, werden angesichts steigender Temperaturen und zunehmender Trockenheit im Zuge des anthropogenen Klimawandels eine wichtige Rolle für das Überleben vieler Arten spielen. Für endotherme Tiere ist bei hohen Temperaturen die Thermoregulation durch evaporativen Wasserverlust (EWV) entscheidend. Bei moderaten Temperaturen unter- und innerhalb der thermoneutralen Zone verlieren sie jedoch auch Wasser über die Atmung und die Haut. Da Endotherme meistens eher gemäßigten Bedingungen ausgesetzt sind, kann dieser „unmerkliche" Wasserverlust bis zu 70% ihres täglichen Wasserhaushalts ausmachen und hat daher erheblichen Einfluss auf die Homöostase und die Thermoregulation. Trotz dieser Bedeutung ist der unmerkliche EWV erstaunlich schlecht erforscht: Lange wurde er als rein passiver Prozess betrachtet, der durch das Wasserdampfdruckdefizit zwischen einem Tier und seiner Umgebung bestimmt wird. Erst kürzlich wurde gezeigt, dass dieser Prozess keine passive Folge der evaporativen Umgebung, sondern physiologisch kontrolliert ist. Weder die phylogenetische Verbreitung, der Weg noch die Rolle dieser Kontrolle sind verstanden und wenige Arten wurden bislang entsprechend untersucht. Ich werde daher physiologische Standardvariablen (z. B. EWV, Stoffwechselrate) von repräsentativen Arten via Respirometrie bei unterschiedlichen Verdunstungsbedingungen aufnehmen, indem Luftfeuchtigkeit und Temperatur verändert, und die Tiere reiner Umgebungsluft und Helox (21% O2 in Helium) ausgesetzt werden. So kann ich meine Schlussfolgerungen auf zwei unabhängige Studien stützen. Während dieser Messungen werden auch der Hautwiderstand und die Temperatur der ausgeatmeten Luft gemessen, um den kutanen und respiratorische EWV und so den möglichen Weg der unmerklichen EWV-Kontrolle zu ermitteln. Die unmerkliche EWV-Kontrolle könnte mit dem Wasserhaushalt oder Thermoregulation zusammenhängen. Ich werde daher auch die Rolle der unmerklichen EWV-Kontrolle untersuchen, indem ich den EWV während der Entwicklung von Endothermen messe; einige sind in frühen Entwicklungsstadien ektotherm und erst in späteren Stadien endotherm. Sollte die EWV-Kontrolle mit der Thermoregulation zusammenhängen, sollte eine physiologische Kontrolle der EWV nur während der späteren endothermen Phasen auftreten. Die Ergebnisse meiner Studie werden dazu beitragen, die Verbreitung, den Weg und die Rolle der unmerklichen EWV-Kontrolle zu bestimmen, um dieses neue, wichtige physiologische Merkmal besser zu verstehen. Angesichts des Anteils des unmerklichen EWV am täglichen Wasserhaushalt und der Bedeutung von Wasser für den Wärmehaushalt und letztlich das Überleben, kann uns die Untersuchung dieses Regulierungsprozesses in Zusammenhang mit verschiedenen Umweltbedingungen Aufschluss darüber geben, wie Endotherme generell funktionieren und vor allem, wie sie in mit wärmeren und trockeneren Welt umgehen könnten.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Australien
• Gastgeberin: Dr. Christine Cooper