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In der heutigen Zeit, in der der Klimawandel zunehmend voranschreitet und sich klimatische
Bedingungen drastisch ändern, stehen Arten und Populationen vor der Notwendigkeit, kurz-fristig auf neue Umwelt- und Klimabedingungen zu reagieren, um nicht lokal auszusterben. Gerade bei wechselwarmen (poikilotherme) Lebewesen stellt sich die Frage, welche physika-lischen und biologischen Faktoren die thermische Belastbarkeit begrenzen. Landschnecken sind hierfür als Modellorganismen besonders geeignet, da ihre Körpertemperatur aufgrund ihrer vergleichsweise geringen Mobilität, der exponierten Aufenthaltsorte sowie der geringen Körpergröße stark von den lokalen Umweltbedingungen beeinflusst wird. Ziel dieser Arbeit ist es, den Wärmehaushalt der Landschnecke Theba pisana physikalisch zu charakterisieren und darauf aufbauend physikalisch-thermodynamischen Grenzen zu untersuchen, die sich aus den vorgegebenen funktionalen, geometrischen und materialbedingten Grundstrukturen des Bauplans von terrestrischen Gastropoden ergeben.
Hierfür wurde ein instationäres Simulationsmodell entwickelt, das die Körpertemperatur von T. pisana über Energiebilanzen berechnet. Wärmeströme der solaren, terrestrischen und at-mosphärischen Strahlung, der Eigenstrahlung der Schnecke, Konvektion, Evaporation sowie metabolische Wärmeproduktion des Tieres gehen hierbei in diese Energiebilanzen ein. Die Modellgrößen des Sauerstoffverbrauchs als Maß für den Metabolismus und des Wasserver-lusts durch Evaporation, wurden experimentell ermittelt und in das Modell integriert. Zusätz-lich wurden
geometrische Eigenschaften der Schneckenschale, umweltabhängige Randbedingungen sowie
unterschiedliche Orientierungen der Tiere zur Sonne, variable Abstände zur Erdoberfläche,
verschiedene Windgeschwindigkeiten und die Absorptionsgrade unterschiedlich pigmentierter Schneckenschalen ermittelt und in die Simulation miteinbezogen.
Die Ergebnisse zeigen, dass der Wärmehaushalt von T. pisana hauptsächlich durch Strahlung und Konvektion bestimmt wird. Parameter wie die Höhe der Schnecke über dem Boden, wodurch die unmittelbare Umgebungstemperatur und die Windgeschwindigkeit maßgeblich bestimmt
werden, der Absorptionsgrad der Schale sowie temporäre Beschattung wirken sich deutlich auf die maximale Körpertemperatur aus. Evaporation und Metabolismus tragen ebenfalls zur Energiebilanz bei, im Vergleich zu Strahlung und Konvektion ist ihr direkter Beitrag hierzu jedoch vergleichsweise gering.
Das entwickelte Modell ermöglicht es, diese Zusammenhänge quantitativ zu analysieren und thermische Grenzbedingungen für Theba pisana bei unterschiedlichen Umweltbedingungen abzuschätzen. Insgesamt stützen die Ergebnisse die zentrale Annahme, dass die Existenzbe-dingungen von Theba pisana durch bauplanbedingte physikalische Grenzen mitbestimmt wer-den. Die Schnecke kann aufgrund ihrer Schalenform, Pigmentierung, Größe, der begrenzten Verdunstung und der Abhängigkeit von geeigneten Mikrohabitaten nicht beliebig flexibel thermisch reagieren. Deshalb ist es unter Extrembedingungen für die Überlebensfähigkeit der Individuen entscheidend, ob das Habitat innerhalb dieser physikalischen Grenzen eine aus-reichende thermische
Entlastung bietet. |
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