Bestimmung des Energieverbrauchs bei Mäusen, Rippenmolchen und Mehlkäfern mit Hilfe von Respirometern

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung
1.1. Der Energiestoffwechsel
1.2. Die Höhenkrankheit

2. Problemstellung
2.1. Fragen
2.2. Hypothesen

3. Material und Methode
3.1 Versuch 1
3.2 Versuch 2

4. Resultate
4.1. Versuch 1
4.2. Versuch 2
4.3. Antworten

5. Diskussion
5.1 Diskussion der Resultate
5.2 Kritik der Arbeit

6. Zusammenfassung

1. Einleitung

1.1. Der Energiestoffwechsel

Jeder Organismus braucht zum Leben Energie. Diese Energie ist in ursprünglich das Produkt der Photosynthese. Bei dieser wird durch die Chloroplasten bei Lichtzufuhr Kohlendioxid und Wasser in Traubenzucker, Wasser und Sauerstoff umgewandelt. Genau genommen wird 2826kJ pro Mol Traubenzucker gespeichert. Dies nennt man Entropie (∆H). Eine Pflanze bezieht diese Energie schlussendlich von der Sonne.

Die produzierte Glucose wird als Ausgangsstoff für weitere Kohlenhydrate wie Saccharose, Stärke, Proteine, Fette, Chlorophyll und viele andere verwendet. Sie gehen aus dem Stoffwechsel hervor. Solche Pflanzen, welche ihre Energie hauptsächlich aus der Photosynthese beziehen nennt man autotrophe Pflanzen, welche besser bekannt sind als Produzenten. Genau anders sind die heterotrophen Lebewesen, welche Konsumenten sind. Zu dieser Gruppe gehören beispielsweise Pilze, Bakterien, Tiere und Menschen. Der Energiebedarf dieser Lebewesen wird durch die Aufnahme energiereicher Nährstoffe gedeckt, daneben spielt auch die Wärme eine wichtige Rolle.

Die nun nutzbare Energie wird verbraucht, um einerseits neue Zellen zu bilden, also Körpersubstanz aufzubauen und andererseits für den Betriebsstoffwechsel, also um den ganzen Organismus in Gang zu halten. Um aber die im Traubenzucker gespeicherte Energie freizusetzen, benötigt man wieder Sauerstoff. Beide Stoffe werden durch ein Transportsystem im Körper zur Zelle geschafft. Dort werden Traubenzucker und Sauerstoff, welcher via Atmung in den Körper gelangen, in Kohlendioxid und Wasser umgewandelt. Diese beiden Stoffe werden anschliessend wieder ausgeatmet.

Es ist aber sehr schwer ein lebendes Tier zu öffnen um zu sehen, wie viel Energie umgesetzt wird. Glücklicherweise hängen Energiestoffwechsel und Atmung eng zusammen. Und nach den oben genannten Reaktionsgleichungen stehen Sauerstoff, Kohlendioxid, Wasser und Traubenzucker in einem festen Verhältnis zueinander. Wenn man also die genaue Menge Sauerstoff oder Kohlendioxid kennt, kann man daraus auf die umgesetzte Energie schliessen. Will man nun eines der beiden Gase in Gramm wiegen, bemerkt man, dass dies zu einem Problem führt. Entweder müsste man extrem genaue Waagen besitzen oder sehr grosse Mengen verwenden. Aus diesem Grund misst man besser das Volumen des Gases, welches ja bei Raumtemperatur idealerweise immer gleich gross ist (22.4 l bei 0 °C). So nimmt sechs Mol Sauerstoff bei 23 °C 148.8 Liter ein. Dasselbe gilt natürlich auch für Kohlendioxid. Das heisst also 148‘800 ml Sauerstoff (wir rechnen fortan in Milliliter) entsprechen 180 g Traubenzucker oder 2826 kJ. Vorsicht, dies ist eine idealisierte Annahme. So können auch Fette veratmet werden.

Wir setzen allerdings einen Respiratorischen Quotienten von 1 voraus. Diesen erreicht man indem man das Volumen des ausgeatmeten Kohlendioxids durch dasjenige des abgegebenen Sauerstoff dividiert.

Bei unserem ersten Versuch werden Mehlwürmer in einen Behälter gegeben und wir wollen nun den Sauerstoff messen, welcher verbraucht wird. Das ausgeatmete Kohlendioxid wird in Kalilauge gebunden. Das heisst es entsteht ein Unterdruck im Gefäss, welchen wir dann messen.

Beim zweiten Versuch möchten wir das entstandene Kohlendioxid messen. Dies ist jedoch etwas schwieriger, weil wir den Sauerstoff nicht an einen anderen Stoff binden können. Aus diesem Grund verwenden wir eine bekannte Menge an Natronlauge. Diese ist basisch und färbt einen Indikator rot.

Nun reagiert Kohlendioxid mit Natronlauge zu Na2CO3 und Wasser. NaOH ist jedoch farblos. Das heisst wenn die gesamte Menge an Natronlauge reagiert hat, kennen wir auch die Menge an Kohlendioxid, welches das Tier ausgeatmet hat. 1 ml, 0.1 Molare Natronlauge ist 0.4 g schwer. 0.1 ml 0.1 Molare Natronlauge bindet 0.44 mg / 2 = 0.22 mg Kohlendioxid. Es wird durch zwei dividiert, weil es nur halb so viel Kohlendioxid wie Natronlauge für die Reaktion braucht. Natürlich wird am Anfang der Versuchskette auch mit Natronlauge das CO2 herausgefiltert so, dass das Versuchstier (in unserem Fall ein Molch) reinen Sauerstoff atmet. Wenn also das Tier 0.22 mg Kohlendioxid veratmet hat kann man via Dreisatz auf die umgesetzte Energie schliessen, da 264 g Kohlendioxid 2826 kJ entsprechen.

1.2. Die Höhenkrankheit

Die akute und milde Höhenerkrankung wird bei Bergsteigern ausgelöst durch höhentaktische Fehler bei der Höhenanpassung wie Überanstrengung und Eile beim Aufstieg, Alkohol, Flüssigkeitsdefizit durch schwitzen. Auch Infekte und Schlafmittel verschlimmern den Verlauf. Die wirkliche Ursache für die Höhenkrankheit ist aber bisher noch unbekannt. Wissenschaftler gehen jedoch davon aus, dass der Sauerstoffmangel die Natriumaufnahme des Hämoglobin stört und deshalb der Gasaustausch gestört wird. Es bildet sich nun Wasser in den Zellen, diese schwellen an und können ein Ödem bilden oder in Atemorganen zu Atemnot führen.

Das Hämoglobin transportiert den Sauerstoff von der Lunge, über das Blut , in die Körperzellen. Das sauerstoffbeladene Hämoglobin bezeichnet man als Oxyhämoglobin. Der eigentliche Gasaustausch findet in den Lungenbläschen statt, da die Zellwände der Lungenbläschen und der mit ihnen verbundenen Blutkapillaren, sehr dünn sind, können die Oxyhämoglobine durch sie hindurch gepresst werden und den Sauerstoff dort ablagern. Diesen Vorgang nennt man Diffusion. Das Hämoglobin bindet auch Kohlendioxid und bringt es zur Lunge, wo es später ausgeatmet wird. In dieser Form bezeichnet man es als Carboxyhämoglobin. Auch die Bildung von Natriumcarbonat spielt bei der Höhenkrankheit eine wichtige Rolle. Das Blutpigment gibt Sauerstoff ab, wird dadurch basischer und setzt deshalb auch Natriumionen frei, die sich mit dem Gewebe zu Natriumcarbonat verbinden.^[1]

Wenn die Symptome nach drei Tagen, auf gleichbleibender Höhe verharrend, noch nicht verschwunden sind, muss in der Regel die Expedition abgebrochen werden. Das Erkrankungsrisiko ist bei beiden Geschlechtern gleich, auch die Tatsache ob die betroffene Person Raucher oder Nichtraucher ist spielt keine Rolle, selbst die körperliche Verfassung ist irrelevant. Man kann sich nur durch die entsprechende Prophylaxe vor der Krankheit schützen.

Das Höhenlungenödem ist dabei die häufigste echte Erkrankung. Oft zu beobachten ist es auf Höhen von 3500 m bis 5000 m. Meist entwickelt es sich aus einer akuten Höhenkrankheit heraus, wenn die Person seit Tagen leichte Symptome, wie Kopfschmerzen, Übelkeit und beschleunigter Puls, hat, jedoch nur, wenn diese Person ihren Körper immer noch maximal belastet. Oft setzt die Erkrankung in der Nacht oder zu frühen Morgenstunden ein, da zu dieser Zeit die Atmung abgeschwächt und die Sauerstoffaufnahme somit noch mehr verhindert ist. Die enorme Druckerhöhung auf die Lunge auf dieser Höhe hat als Konsequenz, dass Blutplasma durch die geschädigte Membran in die Lungenbläschen übertritt. Auch kommt es vor, dass, aufgrund der trockenen Luft, vermehrt Lungenbläschen kollabieren und dann nicht mehr belüftet werden können. Dies weil es weniger des seifenartigen Stoffes Surfacant gibt, welcher die Oberflächenspannung der Lunge reduziert.^[2] Als Folge wird so die Sauerstoffaufnahme verhindert und es kommt zu Atemnot. Weitere Symptome sind bläuliche Lippen, weil die roten Blutkörperchen den Sauerstoff viel schlechter transportieren können. Das unbeladene Hämoglobin zeigt sich in den Schleimhäuten als Blaufärbung. Die verminderte Sauerstoffaufnahme zieht eine sehr stark eingeschränkte Leistungsfähigkeit mit sich, sodass Betroffene teilweise nicht einmal mehr in der Lage sind selbst abzusteigen.^[3]

2. Problemstellung

2.1. Fragen

Aus diesen Vorgaben stellen wir uns folgende fragen für die kommenden Experimente.

Wir fragen uns,...

F1) welche Menge Sauerstoff von einem Rippenmolch pro Tag veratmet wird?

F2) wie lange ein Mehlkäfer von der Energie eines Würfelzuckers (10g) leben könnte?

F3) ob die Mehlkäfer mehr Energie pro Zeiteinheit verbrauchen wie die Mehlkäferpuppen?

F4) ob eine Maus und ein Mehlkäfer pro Gramm Körpergewicht gleich viel Energie pro Zeiteinheit verbrauchen.

2.2. Hypothesen

Wir vermuten, dass...

H1) der Rippenmolch etwa 100 ml Sauerstoff pro Tag verbraucht.

H2) ein Mehlkäfer etwa eine Woche davon leben könnte.

H3) der Mehlkäfer etwa drei Mal so viel Energie pro Zeiteinheit benötigt, wie eine Mehlkäferpuppe.

H4) eine Maus pro Gramm Körpergewicht tatsächlich etwa gleich viel Energie verbraucht, wie ein Mehlkäfer.

3. Material und Methode

3.1 Versuch 1

3.1.1 Material

- Anzahl Tiere
- Waage
- Respirometer
- Drahtkorb für Tiere, mit beiliegender Gaze und Gummi
- Pinzette
- Kalilauge KOH mit Filterpapier
- Stoppuhr

3.1.2 Methode

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Als erstes wird die Apparatur bereitgestellt und untersucht ob etwas defekt ist. Im Klartext heisst dies, die Spritze (1) muss aufgezogen werden, die Halterung (4) muss unten sein und die Apparatur muss sauber sein. Anschliessend wird der Behälter für die Tiere gewogen und erst dann werden die Tiere in den Behälter gegeben, nochmals gewogen und die Differenz errechnet. Den Behälter verschliesst man mit der luftdurchlässigen Gaze und dem Gummi. Zwei Filterpapiere (8) von 2cm2 Fläche, werden mit wenig 0.1 Molare Kalilauge (KOH) getränkt und in den jeweiligen Behälter (5,7) gegeben. In dasjenige Glas, auf welchem die Spritze befestigt ist (5), legt man vorsichtig die Tiere hinein, in diesem Falle Mehlkäfer, Mehlkäferpuppen oder Mehlkäferwürmer. Man nimmt den Halter (4) und befestigt ihn durch sorgfältiges Hin- und Herbewegen mit der grossen Schraube (2). Nun wartet man drei Minuten, damit sich das System der Lufttemperatur anpassen kann. Das System wird offen gelassen, das heisst, dass die zwei kleinen Schrauben (3) noch nicht verschlossen werden. Während dieser Zeit soll nun die Raumtemperatur gemessen werden. Ist diese Zeit um, verschliesst man das System. Man sollte noch kontrollieren ob an der Rückpartie das Manometer (6) auf demselben Niveau ist. Nun wartet man 15 Minuten. Währendessen sollte man regelmässig einen Niveauausgleich mit der Spritze (1) vornehmen. Am Schluss macht man ein letztes Mal den Niveauausgleich und öffnet das System anhand der beiden kleinen Rändelmuttern (2). Jetzt liest man den Stand der Spritze ab und macht die Differenz zum Startvolumen. Dies ergibt dann den Gasvolumenunterschied. Jetzt wartet man zwei Minuten, schliesst dann das System und beginnt mit dem Experiment von vorne. Ist auch dies ohne Probleme überwunden, wird das System komplett geöffnet. Hierbei ist beim lösen der Halterung Vorsicht geboten. Die Tiere werden herausgenommen und gezählt. Damit ist der Versuch zu Ende, die Filterpapiere werden in den Abfalleimer geworfen, die Tiere zurück in ihr Gefäss gegeben und das System offen stehen gelassen.

3.2 Versuch 2

3.2.1 Material

- Grosses Respirometer
- Maus bzw. Rippenmolch
- Natronlauge
- Destilliertes Wasser
- Phenolphtalein-Säure
- Stoppuhr

3.2.2 Methode

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Als erstes wird die Apparatur bereitgestellt. Um keine Verfälschung des Resultats zu erhalten, sollte man die Sauberkeit des Systems testen. Nun muss zwischen dem Rippenmolch und der Maus unterscheiden werden. Für den Rippenmolch sollte man 0.1ml 0.1 Molare Natronlauge (NaOH), für die Maus sollte man 1ml 0.1 Molare Natronlauge bereitstellen. Nun testet man dies, indem man als aller erstes jeweils 30ml destillierte Wasser und die Natronlauge in die Gefässe (N) gibt. Färbt sich die Lösung rosa, so ist die Apparatur nicht sauber und sollte deshalb vorerst gereinigt werden bevor man mit dem Experiment fortfahrt. Ist die Lösung weiss getrübt, gibt man noch ein paar Tropfen Phenolphtalein in jedes Rohr. Da beide Rohre abgefüllt wurden, soll man jetzt die beiden Stopfen darauf stülpen. Nun wird die Maus bzw. der Rippenmolch gewogen und in das querstehende Rohr gelegt. Da es sich bei der Maus bzw. beim Rippenmolch um ein Lebewesen handelt muss man in den folgenden Schritten sorgfältig vorgehen. Jetzt wird auch dieses Rohr geschlossen und das System beginnt zu laufen. Nun beobachtet man die Maus, ihr verhalten und ihren Zustand. Da eine Maus atmet, muss regelmässig, alle 5 Sekunden, mit dem Doppelgebläse (D) Luft in kleinen Häppchen zugegeben werden. Hier startet man auch mit der Stoppuhr. Man tut dies solange bis sich die Lösung weiss färbt und zwar nur im rechten Rohr, also in dem Rohr in welchem die ausgeatmete Luft gelangt. Ist dies erreicht wird die Zeit gestoppt, die Maus bzw. der Rippenmolch aus dem Rohr genommen und in ihren Behälter zurückgegeben. Man darf den Inhalt der Rohre in den Abfluss lehren und mit viel Wasser nachspülen.

4. Resultate

4.1. Versuch 1

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Am interessantesten sind für uns unter anderem die drei Werte der verschiedenen Stadien des Mehlkäfers, welche die verbrauchte Energie pro Tag pro Tier zeigen. Dies ist bei der Puppe 27 J, bei einem Wurm 64 J und bei einem Käfer 54 J.

Es liegt auf der Hand, dass der Sauerstoffverbrauch der Würmer am grössten ist. Mehlkäferwürmer verbrauchen mehr als doppelt so viel Sauerstoff wie die Puppen. Etwas weniger hoch ist der Sauerstoffverbrauch der Mehlkäfer verglichen mit den Würmern. Der Energieverbrauch ist dementsprechend geringer. Interessant ist, dass der Energieverbrauch pro Gramm Körpergewicht bei den Käfern höher ist, als der Wert der anderen beiden Versuchstiere. Zu beachten ist, dass bei den Würmern offensichtlich zwei unterschiedlich schwere Sorten verwendet wurden mit ungefähr 0.1 g Unterschied.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: Der Energieverbrauch pro Tag pro Gramm Körpergewicht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Der Energieverbrauch pro Tag pro Tier.

Während der Energieverbrauch pro Gramm Körpergewicht fast linear wächst haben wir bei der Abbildung 3 den Höchsten Energieverbrauch für einen Mehlkäferwurm.

4.2. Versuch 2

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Der Rippenmolch atmet pro Tag durchschnittlich 67.8 mg CO2 aus, die Maus dagegen mit 809 mg deutlich mehr. Die verbrauchte Energie ist dementsprechend höher. Auch beim Energieaufwand pro Gramm Körpergewicht liegt die Maus klar vorne mit 257 J pro Tag und Gramm. Der Rippenmolch bringt es bloss auf 17 J. Dieser Wert liegt sogar auch klar unter dem des Mehlkäfers.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Es gibt recht grosse Schwankungen der Resultate, obwohl diejenigen der die Aktivität der Rippenmolche in etwa gleich blieb. Besonders der Wert 7 ist stark höher wie die anderen. Gleichzeitig ist auch der tiefste Wert beim den blauen Balken zu finden.

4.3. Antworten

Hier sind die Antworten auf die im Kapitel 2.1. gestellten Fragen.

Ein Rippenmolch atmet pro Tag durchschnittlich 67.82 mg Kohlendioxid aus, das sind etwa 23 ml. Da das Volumen des eingeatmeten Sauerstoffs gleich dem Volumen des ausgeatmeten Kohlendioxids ist, verbraucht der Rippenmolch pro Tag 23 ml Sauerstoff.

Ein Würfelzucker von 10 g beinhaltet 15.7 kJ. Daraus folgt, dass ein Mehlkäfer mit einem durchschnittlichen Energiebedarf von 54.154 J pro Tag, 29 Tage lang leben könnte.

Die dritte Hypothese hat sich in diesem Experiment bestätigt. Ein Mehlkäfer verbraucht doppelt so viel Energie pro Zeiteinheit wie eine Mehlkäferpuppe.

Der Rippenmolch verbraucht viel weniger Energie pro Gramm Körpergewicht, wie die Maus. Somit wurde unsere letzte Hypothese falsifiziert.

5. Diskussion

5.1 Diskussion der Resultate

5.1.1 Interpretation der Resultate

Als erstes möchten wir einige Fakten erwähnen. Weshalb haben wir bei den Resultaten jeweils den Energieverbrauch pro Tag, pro Gramm Körpergewicht berechnet? – Es war uns ein Anliegen möglichst repräsentative Resultate zu erhalten. Um dabei einen konstruktiven Vergleich mit den anderen verwendeten Tieren machen zu können, muss man sich auf das Körpergewicht beziehen, da sich anhand der anderen gewonnenen Daten keine sinnvolle Vergleiche aufstellen lassen. Als weiteres möchten wir auf das beobachtete Verhalten der Maus eingehen, indem wir das hier kurz dokumentieren und anschliessend versuchen zu analysieren. Als wir die Maus in den Käfig hineingelegt haben, ist sie sofort zum anderen Ende des Rohres zugelaufen. In dieser Zeit haben wir das Rohr verschlossen. Sofort ist sie dann zum verschlossenen Rückweg zurück gerannt. Dieses verstörte Verhalten hat sie einige Zeit lang gemacht. Anschliessend ist sie in der Mitte des Rohres stehen geblieben und hat begonnen seine Pfoten zu reinigen. Sobald sie ihre Pfoten mehrere Male gereinigt hatte, ist sie zum lufteinlassenden Rohr gegangen und hat begonnen den Stopfen anzuknabbern. Jedoch wurde dieses Verhalten schnell gestoppt und sie hat sich in der Mitte des Rohres hin gesessen. Leider begann die Maus mit der Zeit zu zittern und die körperliche Aktivität wurde massiv eingeschränkt. Als dann der Stopfen geöffnet wurde, wurde die Maus sofort wieder aktiver.

Um dies nun zu interpretieren, sind wir der Ansicht, dass zu Beginn, also beim hereinlassen, die Maus sich in einer neuen Umgebung befand und aus reiner Neugier das Rohr auf und ab gelaufen ist. Als sie bemerkte, dass kein Ausweg zu finden war, hat sie sich gesetzt. Weshalb sie begonnen hat die Enden des Rohres anzuknabbern ist für uns ein Rätsel, so wie auch, weshalb die Maus plötzlich begonnen hat zu zittern. Beim ganzen Versuch hat unserer Meinung nach nie eine Gefahr für die Maus bestanden.

Wie lässt sich nun das Resultat aus Antwort A4 erklären? Diese besagt ja, dass die Maus deutlich mehr Energie benötigt wie der Rippenmolch pro Gramm des jeweiligen Körpergewichtes. Der Rippenmolch ist ein Kaltblütler und verbraucht deshalb keine Energie um die Körpertemperatur aufrecht zu erhalten. Weiter sind wir hier der Meinung, dass, da der Rippenmolch auf dem Wasser treibt, weniger Aufwand betreiben muss, um sich auf der gleichen Distanz fort zu bewegen. Er bewegte sich auch viel weniger. Trotzdem erstaunte uns dieser Faktor zehn.

Bei der Antwort A3 hat sich unsere Hypothese bestätigt. Ausführliches dazu bei 5.1.2.

5.1.2 Hypothesenbewertung

Da wir mit diesem Experiment biologisches Neuland betreten haben, war es für uns extrem schwierig eine präzis formulierte Hypothese aufzustellen. Aus diesem Grunde lagen wir mit unseren Hypothesen zum Teil krass daneben. Die Fragen wurden so gestellt, dass wir bereits im Voraus wussten, dass wir zu denen eine Hypothese stellen und eine Antwort erhalten würden. Doch nicht bei allen Hypothesen lagen wir daneben, so zum Beispiel bei H3 weicht das Resultat nur wenig von der Hypothese ab.

Stellen sich weiterführende Fragen? - Ja. Werden die Resultate des täglichen Energiebedarfs pro Gramm Körpergewicht eines Menschen denen der Mäuse bzw. denen der Rippenmolche ähneln? Werden sie diese Werte übersteigen?

Wir möchten kurz begründen weshalb wir diese Hypothesen gestellt haben. Als erstes spielte die Grösse des Tieres eine Rolle. Wir waren der Ansicht, dass ein Mehlkäfer mehr Energie und Sauerstoff benötigt als eine Mehlkäferpuppe. Dabei waren wir auch der Ansicht, dass aufgrund der Körperaktivität die Mehlkäfer mehr Energie benötigen. Bei dem Versuch mit dem grossen Respirometer, also mit der Maus und dem Rippenmolch, waren wir der Meinung, dass die Tiere pro Gramm Körpergewicht ungefähr gleich viel Energie verbrauchen, da beide ungefähr gleich gross und etwa gleich schwer sind.

5.2 Kritik der Arbeit

Da es sich bei diesem Versuch um einen Schülerversuch handelt, richten sich einige schwerwiegende Kritiken an die Methode. Wie bereits vorgestellt nehmen wir an, dass bei beiden Versuchen der Respiratorische Quotient eins ist. Hier haben wir bereits die ersten Zweifel, dass dies in der Natur, in der Wirklichkeit tatsächlich so ist, denn es ist wenig wahrscheinlich, dass genau die gleiche Menge Kohlendioxid ausgestossen, wie Sauerstoff eingeatmet wird. Dazu nehmen wir an, dass die Temperatur während des Experiments gleich bleibt, was eine Illusion ist. Beim ersten Versuch mit dem kleinen Respirometer sind wir der Ansicht, dass wir zu wenige Tiere zur Verfügung hatten um ein gutes, möglichst unverfälschtes Resultat zu erhalten, denn je mehr Tiere, desto repräsentativer das Resultat. Hinzu kommt noch, dass in dem Gefäss, in welchem sich die Tiere befinden, sie neben der Kalilauge Platz nehmen müssen. Wir sind überzeugt, dass es sich bei der Kalilauge um eine giftige Lösung handelt und sich diese negativ auf die Atmung der Tiere auswirken könnte. Die Mehlkäfer, -puppen beziehungsweise, -würmer sind derart fest zusammengepfercht, dass dies völlig wirklichkeitsfern ist, denn sie haben kaum Platz um sich zu bewegen. Hinzu kommt noch die Körperwärme der anderen Tiere welche das Resultat ebenfalls verfälschen könnte, da die Atmung bei einer höheren Umgebungstemperatur anders ist. Man siehe dazu den respiratorischen Quotienten.

Da es sich bei CO2 um sehr kleine Moleküle handelt, verursacht eine nicht hundertprozentige Dichtung einen grossen Gasverlust und gleichzeitig eine Angleichung mit der Raumluft. Diese gelben Becher, in welchem die Tiere aufbewahrt werden, könnten unserer Auffassung nach Folgen auf das Experiment haben, da die „Psyche“ der Tiere negativ beeinflusst werden könnte und es so zu einer erhöhten Atmungsaktivität kommen. Leider in unserem Experiment nicht zu vermeiden, sind Fremdkörper, Bakterien und andere kleine Ungeziefer. Diese könnten, da sie auch Atmung betreiben, eine Auswirkung auf die Resultate haben.

Beim zweiten Versuch konnten wir weniger bemängeln. Da auch hier der respiratorische Quotient als 1 vorausgesetzt wird dürfte wie beim ersten Versuch die Umsetzbarkeit der Theorie in die Praxis schwierig sein. Da es sich bei der Maus bzw. dem Rippenmolch um ein bedeutend grösseres Tier handelt spielt die Körperwärme des Tieres eine gewisse Rolle. Da es sich um ein relativ kleines Rohr handelt, kann die Körpertemperatur die „Rohrtemperatur“ eingehend verändern. Da man annimmt, dass bei 20°C ein Mol Luft ein Volumen von 22.4l. So ist es nahe liegend, dass wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, sich auch das Luftvolumen ändert und sich somit auch der CO2 Gehalt der Luft ändert. Da die beiden Rohre durch Stopfen verschlossenen werden, ist die hundertprozentige Dichtung der beiden Rohre nicht gewährleistet ist.

Wir sind uns einig, dass die Resultate mit Vorsicht zu geniessen sind.

Die Fragestellung konnte mit den Resultaten beantwortet werden. Bei den Hypothesen hingegen lagen wir nicht richtig und konnten deshalb nicht bestätigt werden, dafür falsifiziert werden.

6. Zusammenfassung

Bei unserem Experiment haben wir uns zum Ziel gesetzt, den Energieverbrauch der Mäuse, der Rippenmolche und der Mehlkäfer mit Hilfe von Respirometern zu berechnen. Dies kann man berechnen indem man die Gleichung der Zellatmung betrachtet. Um dann den Sauerstoff verbrauch ausrechnen zu können, stützten wir uns auf den Respiratorischen Quotienten, der besagt, dass der Ausstoss an Kohlendioxid gleich dem Verbrauch an Sauerstoff ist. Für uns stellten sich unter anderem folgende Fragen: Wie viel Sauerstoff ein Rippenmolch pro Tag veratmet und ob eine Maus und ein Mehlkäfer pro Gramm Körpergewicht gleich viel Energie pro Zeiteinheit verbrauchen? Aus diesen haben wir unsere personellen Hypothesen formuliert und sind zum Teil zu verblüffenden Resultaten gelangt, wie, dass ein Rippenmolch pro Tag 23 ml oder 67.82 mg Sauerstoff veratmet oder dass der Rippenmolch viel weniger Energie verbraucht als die Maus pro Gramm Körpergewicht. Naturwissenschaftlich interpretiert heisst dies, dass mit diesem Experiment die untersuchten Tiere Sauerstoff verbrauchen und das sie eine gewisse Menge Energie verbrauchen. Weiter wird ersichtlich, dass je nach Körperbau pro Gramm Körpergewicht unterschiedlich viel Energie benötigt wurde. Dabei spielt das Gesamtgewicht und die Gattung die zentrale Rolle. Da es sich bei unserem Versuch um einen Schülerversuch gehandelt hat kann man Abweichungen in den Resultaten nicht verhindern. Zentrale Kritikpunkte sind schlechte Dichtungen, die Annahme, dass der respiratorische Quotient eins ist und dass man Temperaturschwankungen während des Experiments nicht verhindern kann.

[...]

^[1] www.medicine-worldwide.de

^[2] Dietl, P./Haller, T./Schneider, S. W.: Wie die Lunge Luft holt. In: Spektrum 11, 2001, S46-52

^[3] Krakauer J.: In eisigen Höhen. Piper, Seattle 1996