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Die Waffen der Frösche : Traubenzucker gegen Frost

  • -Aktualisiert am

Bild: Greser&Lenz

Manche Amphibien verfügen über einen raffinierten Mechanismus, der sie vor dem Erfrieren schützt. Sie produzieren im Leib ein Frostschutzmittel: Glukose.

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          Gefrieren ohne zu erfrieren, darauf verstehen sich nicht nur viele Insekten und andere kleine Krabbeltiere. Manche Amphibien können ebenfalls unversehrt wieder auftauen, wenn ein Großteil ihrer Körperflüssigkeit zu Eis erstarrt ist. Den Stoffwechsel entsprechend umzurüsten kostet allerdings einiges an Energie - was die Überlebenschancen unter Umständen mindert und die Fortpflanzungschancen schmälert. Zu diesem Ergebnis sind kanadische Wissenschaftler von der University of Western Ontario in London gekommen, die den nordamerikanischen Waldfrosch (Rana sylvatica), einen nahen Verwandten des hiesigen Grasfroschs (Rana temporaria), untersuchten. Die Versuchstiere stammten aus einem Wald bei Ottawa, wo die Waldfrösche unter der Laubstreu überwintern. Darüber liegt im tiefsten Winter meist so viel Schnee, dass sie vor eisigen Temperaturen gut geschützt sind, auch wenn die Luft in manchen Nächten auf bis zu minus 30 Grad Celsius abkühlt.

          Frostig wird es für die Frösche am ehesten im Spätherbst, wenn noch wenig Schnee gefallen ist, und im zeitigen Frühjahr, wenn die Schneedecke schon in der Sonne dahinschmilzt. Zwar sinkt die Temperatur unter dem Laub am Waldboden selten mehr als ein paar Grad unter den Gefrierpunkt. Doch schon bei minus 1,4 Grad wird es für die Frösche kritisch. Wenn sie dann mit Eis in Berührung kommen, können auch in ihrem Körper Eiskristalle entstehen. Wie kontinuierliche Temperaturmessungen vor Ort zeigen, gefrieren Waldfrösche, die sich unter der Laubstreu verkrochen haben, im Laufe eines Winters ein bis zwei Dutzend Mal und tauen meist nach einem Tag wieder auf. Diese frostigen Phasen simulierten die Forscher um Brent J. Sinclair in kleinen Kunststoffkammern, die eine Analyse der Atemluft erlauben. Als die Temperatur dort merklich unter den Gefrierpunkt sank, atmete der eingesperrte Waldfrosch plötzlich viel mehr Kohlendioxid aus, steigerte also seinen Energieumsatz drastisch („The Journal of Experimental Biology“, Bd. 216, S. 292). Das ist kein Wunder - denn sobald sich in seinem Körper erste Eiskristalle bilden, beginnt der Frosch, das in der Leber gespeicherte Glykogen abzubauen.

          Waldfrosch, Rana sylvatica
          Waldfrosch, Rana sylvatica : Bild: USGS

          Die auf diese Weise produzierte Glukose wirkt offenkundig als Frostschutzmittel. Sie entzieht dem Körpergewebe Wasser und sorgt dafür, dass dort, wenn überhaupt, nur außerhalb der Zellen winzige Eiskristalle heranwachsen. Wenn das Herz schließlich aufhört zu schlagen und die Atmung stillsteht, läuft der Stoffwechsel nur noch auf Sparflamme, mit einem minimalen Energieumsatz durch den Abbau von Glukose. Erst wenn die Umgebungstemperatur so weit ansteigt, dass der Waldfrosch auftaut und sein Körpergewebe wieder Wasser aufnimmt, kommt der Stoffwechsel abermals in Fahrt. Nun muss die übrig gebliebene Glukose wieder in die Leber verfrachtet und als Glykogen eingelagert werden. Außerdem gilt es dann, unvermeidliche Forstschäden zu reparieren.

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