Von Diemut Klärner

Wenn die kalte Jahreszeit beginnt, suchen die Frösche und Kröten sich ein schützendes Plätzchen für den Winter. Der Wasserfrosch wartet auf dem schlammigen Grund seines Sees auf die wärmende Frühlingssonne, die Kreuzkröte gräbt sich in den Erdboden ein. Alle Amphibien müssen ihr Winterquartier sorgfältig auswählen, damit auch bei strengem Frost die Temperatur dort nicht unter den Gefrierpunkt fällt. Denn gewöhnlich überlebt ein Wirbeltier nicht, wenn es zu Eis erstarrt. Erst vor wenigen Jahren entdeckten kanadische Wissenschaftler die bisher einzigen Ausnahmen: Vier nordamerikanische Froscharten können nach dem Auftauen zu neuem Leben erwachen. Der Waldfrosch Rana sylvatica‚ der Graue Laubfrosch Hyla versicolor, der Wasserpieper Hyla crucifer und der Chorfrosch Pseudacris triseriata verbringen unversehrt einen Teil des Winters als Eisklumpen.

Wie gefrieren diese Amphibien, ohne zu erfrieren? Mit diesem Problem haben sich die Biologen Janet M. und Kenneth B. Storey von der Universität Ottawa eingehend beschäftigt. Die Vertreter der vier Froscharten geben sich wenig Mühe, frostige Temperaturen zu meiden. Sie verkriechen sich im Herbst unter der Laubschicht des Waldbodens und lassen sich einschneien. Zwar schützt das Laub und die Schneedecke vor dem stärksten Frost; doch die strengen kanadischen Winter lassen die Temperatur in diesen Schlupfwinkeln oft unter den Gefrierpunkt fallen.

Wenn ein Frosch auf etwa minus zwei Grad Celsius abgekühlt ist, droht er zu gefrieren. Trotzdem reagiert er nicht sofort auf diese Gefahr. Wie die kanadischen Wissenschaftler überrascht feststellten, warten die Frösche, bis die ersten Eiskristalle in ihrem unterkühlten Körper entstehen. Dann erst reichern sie ihr Blut eilends mit einem Frostschutzmittel an. Chorfrosch, Wasserpieper und Waldfrosch verwenden zu diesem Zweck Glukose (Traubenzucker); erwachsene Graue Laubfrösche verlassen sich auf Glyzerin und Jungtiere derselben Art auf ein Gemisch aus Glyzerin und Glukose.

Am besten untersucht ist der Waldfrosch. Sobald er zu gefrieren beginnt, wird der Glykogenvorrat in seiner Leber rasch zu Glukose abgebaut. Schon nach vier Minuten hat sich die Zuckerkonzentration seines Blutes vervierfacht, nach einer Stunde verzehnfacht, und schließlich enthält das Froschblut sechzigmal soviel Glukose wie gewöhnlich.

Solch süße Frösche können vermeiden, daß innerhalb ihrer Körperzellen Eis entsteht. Die wachsenden Eiskristalle würden die Zellmembranen zerreißen und so die Zelle zerstören. Der Zucker jedoch entzieht dem Körpergewebe Wasser, das dann außerhalb der Zellen gefriert, wo es wenig Schaden anrichten kann. Wenn die Eiskristalle wachsen, steigt die Zuckermenge in der übriggebliebenen Blutflüssigkeit, und dadurch wird noch mehr Wasser aus den Körperzellen gezogen. Schließlich erstarrt der Waldfrosch zu Eis; sein Herz hört auf zu schlagen und seine Atmung steht still. Fast die Hälfte des im Frosch enthaltenen Wassers ist nun gefroren. Die Zellen bleiben zwar eisfrei, sind aber von Sauerstoff- und Nährstoffzufuhr abgeschnitten.

Diesen Zustand können Waldfrosch, Chorfrosch, Wasserpieper und Grauer Laubfrosch bei Temperaturen bis zu minus zehn Grad Celsius einige Tage oder sogar einige Wochen lang ertragen. Nach vorsichtigem Erwärmen erholen sie sich innerhalb eines Tages vollständig; ihr Gewebe nimmt aus der auftauenden Körperflüssigkeit wieder Wasser auf und wird erneut funktionsfähig. Mit diesen Überlebenskünsten trotzen die Frösche dem strengen kanadischen Winter. Der Waldfrosch wagt sich sogar nach Alaska vor, in Gebiete nördlich des Polarkreises.