Wie überstehen Fische frostige Winter?

Bei nahendem Winter wandern viele Vögel rechtzeitig in wärmere Gefilde ab. Andere Tiere wie unsere Igel oder alpine Murmeltiere suchen sich ein Quartier, wo sie geschützt inaktiv den Winter verschlafen. Wie kommen Fische ohne zu Erfrieren über den Winter? Auch wenn angesichts des Klimawandels das Zufrieren von Gewässern bei uns seltener vorkommt, müssen sich Fische vor dem Erfrieren schützen. Sinkende Temperaturen lassen das Wasser in Flüssen, Seen und Teichen zu Eis gefrieren. Die wechselwarmen Fische ziehen sich auf den Grund der Gewässer zurück und reduzieren ihren Stoffwechsel. Vor dem Tod durch Gefrieren bewahren sie die ungewöhnlichen Eigenschaften des Wassers. Die Dichte eines chemischen Stoffs erhöht sich in der Regel mit sinkender Temperatur. Süßwasser hat dagegen bei +4°C seine höchste Dichte und ist dann somit am schwersten. Dadurch sinkt das vier Grad warme Wasser im See nach unten. Kühleres Wasser ist hingegen leichter und steigt auf. Dadurch schichtet sich im Winter das leichtere, kältere Wasser sowie das Eis darüber, im Sommer das wärmere. Durch diese chemische Eigenschaft des Wassers überleben Fische auch frostige Winter im vergleichsweise warmen Wasser tief unter der Eisdecke. Die Fische halten sich im Winter dort auf, wo es am wärmsten ist, also am Grund eines Sees. Sie sind wenig aktiv. Stoffwechsel und Körpertemperatur sind energiesparend abgesenkt.

Eisangler

Fische können jedoch nur dann in einem gefrorenen Gewässer überleben, wenn es mindestens 80 bis 100 cm tief ist. Andernfalls kann es passieren, dass das Wasser komplett gefriert, mitsamt den Fischen. Das geschieht jedoch nur bei kleinen Wassermengen in Tümpeln, Weihern oder Gartenteichen. Bei tieferen Seen verfestigt sich in unseren Breiten gewöhnlich nur ein Teil des Wassers zu einer Eisschicht bis zu einigen Dezimetern Dicke. Direkt darunter liegt die Wassertemperatur nur knapp über dem Gefrierpunkt und steigt sogar bis zum Grund des Sees immer weiter an, bis sie vier Grad Celsius erreicht. Hier können Fische überleben. Problematisch kann es hier allerdings werden, wenn Sauerstoff und Nährstoffe knapp werden. Die Eisschicht reduziert die Intensität des einfallenden Lichts, Wasserpflanzen und Plankton, die normalerweise Sauerstoff liefern, sind im Winter weniger aktiv oder sterben gar ab. Zudem verhindert die Eisdecke, dass Sauerstoff aus der Luft ins Wasser übergeht. Überwinternde Fische reduzieren ihren Stoffwechsel zwar auf ein Minimum, indem sie sich kaum bewegen. Nichtsdestotrotz verbrauchen sie, wie andere Organismen in den unteren Wasserschichten, Sauerstoff und Nährstoffe. Dauert die Kälteperiode zu lang, ersticken oder verhungern die Fische unter dem Eis. Dieses Schicksal droht ihnen allerdings in der Regel nur in stehenden Gewässern wie Seen oder Tümpeln. Bachläufe und andere Fließgewässer sind durch ihre Strömung ganzjährig gut mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt. Von der winterlichen Aktivität mancher Fische profitieren Eisangler. Allerdings brauchen sie viel Geduld für dieses frostige Hobby. 

Wie überleben Meeresfische in der Antarktis? Süßwasser gefriert bei einer Temperatur von 0 Grad Celsius, Salzwasser hingegen erst bei etwa -2 °C. Im Körper von Fischen bilden sich jedoch schon ab 0°C Eiskristalle, die die Gefäße und Zellen zerstören. Um trotzdem in den eiskalten Meeren rund um den Südpol überleben zu können, nutzen die Antarktisfische einen Trick: Ihr Körper bildet ein spezielles Frostschutzmittel. Das lagert sich in den Körperzellen und im Blut der Fische an jedes entstehende Eiskristall und hemmt sein Wachstum. Fische, die diesen Mechanismus nicht haben, können in der Antarktis nicht überleben, da die Eiskristalle in ihrem Körper alle Zellen und Gefäße sprengen. Tödlich schnell lassen stark salzhaltige, erheblich unterkühlte Salzlösungen die Unterwasserwelt schockgefrieren, wenn sie plötzlich auf den Meeresboden in Küstennähe absinken.

Vögel und Säuger halten ihre Körperinnentemperatur unabhängig von ihrer Umwelt relativ konstant, die Wärme des eigenen Stoffwechsels heizt sie von innen her auf. Manchmal treten auch aktive Mechanismen in Aktion, wie etwa das Muskelzittern. Eine dicke, isolierende Fettschicht und dichtes Fell oder ein wasserabweisendes Gefieder schützen vor Wärmeverlusten. Vorteilhaft ist auch eine stattliche Körpergröße. Dann ist im Verhältnis zum Körpervolumen die Körperoberfläche gering, so dass relativ gesehen weniger Wärme verloren wird als bei kleineren Tieren. Besonders extreme Temperaturen überstehen einige wirbellose Landtiere mit Hilfe von besonderen Frostschutzmitteln wie hier beschrieben (https://hallespektrum.de/nachrichten/natur-und-gesundheit/so-schuetzen-sich-insekten-vor-frost/309233/).

(Hans J. Ferenz)