Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Göttinger Forscher: Neuberechnung des Energieverbrauchs wirbelloser Tiere

28.07.2011
Beziehung zwischen Stoffwechsel und Körpermasse ist stark abhängig von Körperarchitektur

Der Stoffwechsel (Metabolismus) ist der Prozess, der auf zellulärer Ebene Energie für alle biochemischen Prozesse liefert und damit auch die „Kosten“ des Lebens bedingt. Seit über hundert Jahren wird der Stoffwechsel von Tieren in Abhängigkeit von Körpermasse und Temperatur mit Potenzgesetzen beschrieben und berechnet.

Wissenschaftler der Universität Göttingen haben nun herausgefunden, dass Unterschiede in Körperbau, Ökologie und Physiologie bei wirbellosen Tieren diese Skalierung beeinflussen. Die Forscher der Abteilung für Systemische Naturschutzbiologie haben neue Gleichungen aufgestellt, mit denen der Energieverbrauch verschiedener wirbelloser Tiergruppen genauer berechnet werden kann. Wie sehr der Gesamtstoffwechsel vom Energiebedarf der einzelnen Zellen abhängt, ist damit kein universelles Gesetz, wie bisher angenommen, sondern muss für jede Tiergruppe individuell beantwortet werden. Die Ergebnisse der Forschungsarbeit sind in der Onlineausgabe der Fachzeitschrift Ecology Letters erschienen.

Der Energieverbrauch eines Organismus verläuft nicht proportional zur Anzahl seiner Zellen und damit auch nicht proportional zu seinem Gewicht. Obwohl jede Zelle einen eigenen Stoffwechsel hat, wird für den Gesamtstoffwechsel weniger Energie verbraucht, als für den „Betrieb“ der einzelnen Zellen eigentlich nötig wäre. Bei dieser sogenannten allometrischen Skalierung wird davon ausgegangen, dass der Gesamtstoffwechsel nicht genauso stark steigt wie die Körpermasse eines Organismus, sondern nur proportional zur Körpermasse hoch ¾ . Damit hat zum Beispiel ein Elefant, der etwa 200.000 mal schwerer ist als eine Maus, einen Stoffwechsel, der nur etwa 15.000 mal höher ist. Pro Gramm Körpergewicht ist der Stoffwechsel des Elefanten damit effizienter und sein metabolischer „Unterhalt“ des Lebens günstiger. Das Ganze (organismischer Metabolismus) weicht damit von der Summe der Teile (Zellmetabolismus) ab.

Metabolische Theorie beschäftigt sich mit den Gründen für diese Abweichung. Welche Strukturen im Organismus sind für diese höhere Effizienz des Stoffwechsels und damit für die Energieeinsparung verantwortlich? Und wie kann der Energieverbrauch von Tierarten exakt berechnet werden? Die große Mehrheit der metabolischen Daten stammt von Messungen an Wirbeltieren, die aber global betrachtet nur einen geringen Anteil an der Artenvielfalt ausmachen. Bisher blieb die Frage offen, ob sich die für Wirbeltiere entwickelten metabolischen Theorien auf die überwältigende Mehrheit von wirbellosen Arten im globalen Ökosystem anwenden lassen.

Die Forscher der Universität Göttingen haben über mehrere Jahre Messungen des Stoffwechsels von wirbellosen Arten (Invertebraten) durchgeführt. Die untersuchten Tiergruppen reichten dabei von kleinen Milben und Springschwänzen bis hin zu großen Regenwürmern, Spinnen und Käfern. Die Auswertung dieser bislang weltweit größten Datenbank zum Stoffwechsel von Invertebraten dokumentiert wesentliche Abweichungen von den bisherigen Modellen zum Energieverbrauch und liefert einen Einblick in die metabolischen Prozesse von wirbellosen Arten. Die Tiergruppen, die die Göttinger Forscher untersucht haben, weisen im Vergleich zu Wirbeltieren wesentlich größere Unterschiede in Aufbau und Struktur ihrer Körper auf. Wie die Studie dokumentiert, müssen diese körperlichen Unterschiede in Modellen zur Erklärung von metabolischer Skalierung berücksichtigt werden. Die Höhe der zum „Unterhalt“ des Organismus benötigten Energie ist also stark abhängig von der Körperarchitektur des Tieres, so das Fazit der Wissenschaftler.

Originalveröffentlichung: Roswitha Ehnes et al. Phylogenetic grouping, curvature and metabolic scaling in terrestrial invertebrates. Ecology Letters. DOI: 10.1111/j.1461-0248.2011.01660.x (2011).

Kontaktadresse:
Prof. Dr. Ulrich Brose
Georg-August-Universität Göttingen – Biologische Fakultät
Johann-Friedrich-Blumenbach-Institut für Zoologie und Anthropologie
Abteilung Systemische Naturschutzbiologie, Berliner Straße 28, 37073 Göttingen
Telefon (0551) 39-9738, Fax (0551) 39-5373, E-Mail: u.brose@gwdg.de

Dr. Bernd Ebeling | Uni Göttingen
Weitere Informationen:
http://www.uni-goettingen.de/de/189430.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens
23.01.2017 | Verband Biologie, Biowissenschaften und Biomedizin in Deutschland e.V.

nachricht Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie

Vom Feld in die Schule: Aktuelle Forschung zu moderner Landwirtschaft für den Unterricht

23.01.2017 | Bildung Wissenschaft

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten