Home

Leven in extreme hitte

Hoge temperaturen zijn levensgevaarlijk voor de meeste planten en dieren. Bij hitte functioneren eiwitten - vooral enzymen die de stofwisselingsprocessen sturen- minder goed. Bij te hoge temperaturen gaan ze zelfs kapot met als gevolg dat het organisme sterft. Er zijn echter dieren die aanpassingen ontwikkeld hebben waardoor ze op zeer hete plekken kunnen overleven.

Extreem heet: diepzeegeiser
Extreem heet: diepzeegeiser


Extreme hitte

De hoogste temperatuur op land  (58 șC) is gemeten in Al Azízíyah in Libië. In oceanen is de hoogste watertemperatuur te vinden rond geisers op de bodem van de diepzee. Hitte die uit de aarde ontsnapt doet de temperatuur op die plekken oplopen tot 400 șC.

Grote verschillen in temperatuur zijn voor levende organismen extreem, vooral als ze in een kort tijdsbestek optreden. Mensen ervaren omgevingstemperaturen van 10șC tot 30șC als normaal. Er leven echter ook mensen in gebieden waar de temperatuur oploopt tot 40 șC of zakt tot -40 șC. Temperaturen lager dan het vriespunt en hoger dan 40 șC zijn voor de meeste organismen gevaarlijk.

Een lichaamstemperatuur van 37 șC is nog gewoon, 40 șC vinden we al hoge koorts en 42 șC koorts is heel gevaarlijk. De meeste zoogdieren, ook mensen, gaan dood als ze langere tijd worden blootgesteld aan temperaturen hoger dan 42 șC. 
Zoogdieren reguleren hun lichaamstemperatuur van binnenuit. Warmte van de stofwisseling wordt gebruikt om het lichaam op een constante temperatuur van ongeveer 37șC te houden ongeacht de omgevingstemperatuur. Overtollige warmte moet afgestaan kunnen worden om oververhitting te voorkomen.

Vogels (Aves) zijn evenals zoogdieren warmbloedig. Ook zij kunnen dus oververhit raken als ze de door henzelf geproduceerde warmte niet kwijt kunnen. Hun lichaamstemperatuur ligt rond 40șC, twee graden hoger dan bij zoogdieren.  Ze kunnen een omgevingstemperatuur tot 44șC verdragen.



Verdedigingsmechanismen tegen oververhitting

Verdamping

Zweet op je huid koelt heel goed. Verdampen kost namelijk veel warmte en dus kun je veel van je warmte kwijt aan het zweet op je huid. Dat heeft een koelend effect. Normaal zweet je ongeveer een halve liter per dag. Bij heel warm weer wel drie keer zo veel. Om uitdroging te voorkomen moet je dan veel water drinken en ook de zouten aanvullen die je via het zweten verliest.

Overtollige warmte verlaat als zweet het lichaam en verdampt
Overtollige warmte verlaat als zweet het lichaam en verdampt

Vanwege vacht of veren kunnen veel dieren niet zweten. Ze gebruiken de vochtige mondholte als verdampingsplek om daarmee warmte kwijt te raken. Via een versnelde ademhaling, je zou het koel-hijgen kunnen noemen, raken ze hun overtollige warmte kwijt. Dit zie je bijvoorbeeld bij de hond of de struisvogel. Deze ademen dan wel tien keer zo snel als normaal.



De struisvogel raakt via een versnelde ademhaling overtollige warmte kwijt
De struisvogel raakt via een versnelde ademhaling overtollige warmte kwijt

Als bij hogere temperaturen de verdamping toeneemt bestaat kans op uitdroging. Water is voor alle organismen op aarde van levensbelang. Water dient als bouwstof, als transportmiddel voor zuurstof, voedingsstoffen en afvalstoffen en als oplosmiddel waarin  chemische reacties plaatsvinden. Oververhitting is een gevaar maar door te koelen via verdamping ontstaat een nieuw gevaar, namelijk uitdroging.


Aangepast gedrag

Sommige dieren kunnen dankzij bepaald gedrag overleven op zeer hete plekken. Bijvoorbeeld door direct contact met de grootste hitte te minimaliseren. In de woestijn is dat het grondoppervlak dat bakkend in de tropenzon enorm heet kan worden.
Enkele voorbeelden:


Dwergpofadder Bitis peringueyi

De dwergpofadder heeft een speciale manier van voortbewegen  (sidewinding). Slechts twee, steeds wisselende, stukjes van zijn lange slangenlijf raken tijdens het kronkelen de grond.



Woestijnhagedis Meroles anchietae 

De woestijnhagedis voert een dansje uit als de grond hem te heet onder de voeten wordt. Hij tilt gelijktijdig een tegenovergestelde voor- en achterpoot op om die af te laten koelen. Daarna zijn de andere twee poten aan de beurt. Wordt het zand te heet voor deze truc dan duikt de hagedis onder in het zand en zwemt naar beneden waar het koeler is.



Zonzwartlijfkever Onymacris plana 

De zonzwartlijfkever rent sneller dan ieder ander insect ter wereld. Hij kan een meter per seconde afleggen. Tijdens het rennen raken zijn pootjes nauwelijks de grond.



Arabische oryx
Oryx leucoryx  

In de woestijn loopt de lichaamstemperatuur van de oryx  op het heetst van de dag op tot 42șC. Dat is ongeveer vier graden hoger dan een normale zoogdiertemperatuur. Door zijn lichaamstemperatuur te verhogen komt deze dichter bij de omgevingstemperatuur. Daardoor hoeft een oryx overdag minder af te koelen, dat spaart water. In de koele nacht raakt hij die extra warmte geleidelijk weer kwijt. Eigenlijk kan een oryx vrijwillig koorts opbouwen.


Californische woestijnschildpad Gopherus agassizii

Dieren die hun lichaamstemperatuur niet van binnenuit kunnen regelen, bijvoorbeeld  reptielen, nemen de omgevingstemperatuur aan. Zij kunnen iets hogere temperaturen weerstaan dan zoogdieren en vogels. De Californische woestijnschildpad Gopherus agassizii zelfs tot 45șC.



Woestijnmier Cataglyphis bicolor

In de woestijn kan de temperatuur midden op de dag oplopen tot 55șC. De woestijnmier Cataglyphis bicolor is dan de enige die nog actief is. Hij kan het volhouden door het contact met het gloeiend hete zand zo klein mogelijk te maken. Razendsnel, met wel een meter per seconde, rent hij op zijn hoge poten rond. Tussendoor probeert hij te pauzeren op schaduwplekjes..  



Pompeii-worm
Alvinella pompejana 

De Pompeii-worm Alvinella pompejana  overleeft watertemperaturen tot 50șC. Hij leeft op de bodem van de  diepzee in de buurt van black smokers (diepzee-geisers). Hier komt water van 400șC uit de zeebodem dat zich mengt met het zeewater. De worm is bedekt met haarachtige structuren, bestaande uit hittebestendige bacteriën, die bescherming bieden tegen oververhitting. 



Geiserbacterie Thermus aquaticus

Echte kampioenen wat hitte betreft zijn thermofiele bacteriën zoals de geiserbacterie Thermus aquaticus.

De geiserbacterie
De geiserbacterie

De geiserbacterie (in cirkel) wordt aangetroffen in hete bronnen en geisers. Ze houden het bij 90șC  prima uit en worden daarom thermofiel ofwel warmteminnend genoemd. Ze bezitten speciale eiwitten die bij hoge temperaturen niet kapot gaan. Een van deze eiwitten is een bijzonder enzym (Taq polymerase) dat toegepast wordt in de biotechnologie (PCR methode).

Maar leven is bij nog hogere temperaturen mogelijk. 121șC Is de tot nog toe hoogste temperatuur waarbij leven is aangetroffen. Het gaat om Archaea 121, een bacterieachtig organisme uit de diepzee dat leeft rondom de black smokers (diepzee-geisers). Archaea behoren tot de eerste levensvormen die op aarde verschenen, miljarden jaar geleden.
Het Griekse woord archè betekent oer-oud, verder is zijn eigen temperatuurrecord onderdeel van de naam.