Toleranzkurven

Temperaturtoleranz

Betrachten wir noch einmal die letzte Graphik der ersten Seite (Mehlwürmer in der Temperaturorgel):

Wir erkennen, dass die meisten Tiere mittlere Temperaturen bevorzugen, während nur wenige Tiere extrem kalte oder extrem heiße Temperaturen aufsuchen. Eine solche Kurve wird auch als Glockenkurve oder Normalverteilung bezeichnet. Ich bevorzuge hier aber den Begriff Toleranzkurve; diesen Begriff findet man auch in den meisten Schulbüchern wieder.

Da haben wir schon einmal eine allgemeine Definition des Begriffs Toleranzkurve.

Toleranzkurven

Schauen wir typische Toleranzkurven an, die man so in Schulbüchern oder im Internet findet.

Hier hat man die Temperaturtolaranz einer Käferart untersucht, und zwar getrennt nach Geschlechtern. Die Weibchen (linke Kurve, violett) bevorzugen eine Temperatur zwischen 41 und 42°C (was für Insekten schon sehr warm ist), und die Männchen haben eine Temperaturpräferenz von 43 bis 44°C, lieben es also noch wärmer.

Konzentrieren wir uns nun auf die Temperaturtoleranz der Weibchen dieser Käferart, die übrigens unter der Rinde bestimmter Bäume lebt, wo es wegen der Gärungsprozesse recht warm wird. Wir wollen nun ein paar wichtige Fachbegriffe erarbeiten, die wir immer wieder benötigen.

Eine Toleranzkurve lässt sich in der Regel durch vier Parameter mehr oder weniger eindeutig beschreiben.

Das Minimum ist diejenige Intensität des Umweltfaktors, die auf jeden Fall erreicht sein muss, damit zumindest einige Individuen der Population überleben können. Hier bei den Käfern wäre das also die Mindesttemperatur, die sie zum Überleben brauchen. Das Temperaturminimum der weiblichen Käfer, der Käferinnen also (wir wollen ja politisch korrekt sein), liegt bei 38°C.

Das Maximum ist Höchstintensität des Umweltfaktors, den die Individuen der Population vertragen können; hier also eine Temperatur von 45°C.

Schaut man sich die tatsächliche Verteilung der Käfer an, so stellt man fest, das sich nur ganz wenige Tiere bei diesen minimalen bzw. maximalen Temperaturen aufhalten. Die meisten weiblichen Käfer bevorzugen "mittlere" Temperaturen zwischen 40 und 43°C. Diesen Bereich bezeichnet man dann als Vorzugsbereich oder Präferendum. Das Optimum schließlich ist der optimale Wert; die Temperatur, die ein weiblicher Durchschnittskäfer freiwillig aufsuchen würde, wenn man ihn ließe. In unserem Beispiel liegt das Optimum zwischen 41 und 42°C, innerhalb des Präferendums, was ja auch logisch ist.

Toleranzkurven im Vergleich

Betrachten wir die Salztoleranz verschiedener Wassertiere wie Kabeljau, Strandkrabbe, Auster, Flussperlmuschel und Hecht (Daten aus: vita nova, Biologie S. II):

Hier sehen wir gleich fünf "Toleranzkurven" auf einmal, allerdings sehen wir nicht die ganzen Kurven, sondern wir schauen quasi von oben auf die fünf Kurven. Dabei kann man nur die Grenzen des gesamten Toleranzbereiches erkennen, also die Lage des Minimums und des Maximums. Wo das Präferendum mit dem Optimum liegt, kann man nur erraten. Beim Kabeljau wird das Optimum wohl bei einem Salzgehalt von 40 Promille liegen, bei der Strandkrabbe dagegen vermutlich zwischen 15 und 25 Promille. Theoretisch könnte das Optimum der Strandkrabbe aber auch bei 7 Promille liegen. Genaueres kann man bei dieser Art der graphischen Darstellung nicht sagen, dazu müsste man die Toleranzkurven von der Seite sehen, als richtige Kurven also.

Vergleichen wir einmal die Toleranzbereiche von Kabeljau und Strandkrabbe. Zwei Unterschiede sollten hier spontan auffallen. Zunächst einmal hat die Strandkrabbe einen sehr viel größeren, breiteren Toleranzbereich als der Kabeljau. Die Strandkrabbe wird daher als euryhalin bezeichnet, der Kabeljau dagegen als stenohalin. Die Silben "eury" und "steno" kommen aus dem Griechischen (eurus / stenos) und bedeuten so viel wie "breit" und "eng". Die Silbe "halin" steht für den Umweltfaktor Salz; aus der Chemie kennen Sie sicherlich die Halogene, die "Salz-Bildner".

Organismen, die einen breiten Temperaturbereich tolerieren, bezeichnet man entsprechend als eurytherm, während Tiere oder Pflanzen, deren Temperaturtoleranz recht eng ist, als stenotherm bezeichnet werden.

Fällt einem nicht die richtige Silbe zu dem jeweiligen Umweltfaktor ein, so kann man auch ganz allgemein "potent" verwenden und hängt dann ein "in Bezug auf" an. Man kann also sagen, dass die Strandkrabbe eurypotent in Bezug auf den Salzgehalt ist.

Ein stenothermer Organismus kann sein Temperaturoptimum eher in kühlen Bereichen, in mittleren Bereichen oder in warmen Bereichen haben. Gleiches gilt für den Salzgehalt des Wassers, in dem ein Tier lebt, es kann oligohalin, mesohalin oder polyhalin sein. Der Kabeljau ist eindeutig polyhalin, liebt also einen hohen (poly = viel) Salzgehalt. Der Hecht dagegen ist oligohalin, bevorzugt also einen niedrigen Salzgehalt (oligo = wenig).

Stenopotente Organismen werden häufig auch als Spezialisten bezeichnet. So hat sich der Koalabär in Bezug auf die Nahrung ausschließlich auf Blätter und Rinde vom Eukalyptus spezialisiert. Eurypotente Lebewesen werden dagegen oft als Generalisten bezeichnet. Ein Beispiel ist das Schwein, das fast alles frisst.

Die Strandkrabbe und die Auster sind vermutlich mesohalin, und da beide Tierarten einen breiten Toleranzbereich in Bezug auf den Salzgehalt haben, könnte man sie als eurymesohalin bezeichnen. Ein stenomesohalines Tier haben die Graphiker des Schulbuchverlags, aus dem das Beispiel stammt, nicht eingezeichnet.