Seit langem werden Klimaschränke für vielseitige Anwendungszwecke genutzt. Ob Feuchtekammer, Konstantklima-Kammer, Pflanzenwachstumskammer, Umweltprüfschrank oder eine andere Kammer – als Kunde finden Sie auf jeden Fall das passende Gerät. Lesen Sie hier mehr über Klimakammern, die verschiedenen Formen, Verwendungen und Anwendungen für andere thermische Produktlösungen.
Sensoren, wie zum Beispiel Feuchtigkeitssensoren, in Kombination mit innovativer, branchenführender Klimasteuerungstechnologie wie sie auch im Peltier-Element zu finden ist, machen die Klimakammer zu einer soliden und zuverlässigen Kammer, die für diverse Aufgabengebiete geeignet ist.
Eine Anwendung der Memmert Konstantklima-Kammer HPP750eco mit Advanced Peltier Technology ist beispielsweise ein Experiment zur Messung thermischer Toleranz. Bei diesem wird das kritische thermische Maximum (CTmax) von Bienen gemessen, um ihre Empfindlichkeit gegenüber urbanisierungsbedingten Veränderungen der Körpertemperatur und des Wassergehalts zu verstehen, wie von Justin D. Burdine und Kevin E. McCluney erforscht wurde. Die Forschungsarbeit wurde von der Bowling Green State University durchgeführt und von deren Fakultät für Biowissenschaften veröffentlicht.
Sie können den Bericht hier herunterladen.
Der Rückgang der Bienenpopulation kann durch den Klimawandel und die negativen Auswirkungen der heutigen Bodennutzung erklärt werden.
Doch warum ist es für Wissenschaftler und Forscher überhaupt wichtig zu verstehen, wie die Arten auf solche Umstände reagieren? In erster Linie geht es dabei um den Erhalt der noch lebenden Organismen sowie unseres Ökosystems.
Obwohl auf unserem Planeten viele verschiedene Arten mit zahlreichen Geräten untersucht werden, spielt der HPP750eco eine Schlüsselrolle bei der Erforschung der Bienenerhaltung und wie diese in einem Ökosystem gesund gehalten werden kann.
Dieser Artikel erklärt die Hintergründe und die Schlüsselrolle, die die Konstantklima-Kammer HPP750eco in diesem Zusammenhang spielt.
Der Rückgang der Artenpopulation oder im schlimmsten Fall das Aussterben der Arten birgt die Gefahr, dass Dienstleistungen wie die Bestäubung gestört oder beeinträchtigt werden.
Um vorherzusagen wie diese Lebewesen auf den globalen Wandel reagieren und wie er sich auf ihr Überleben auswirkt, sind physiologische Toleranzen der Arten sowie Austrocknungstoleranzen wichtig.
Damit wird die Reaktion der Art auf Temperaturänderungen gemessen. An diesem Punkt kommen das kritische thermische Maximum und das kritische thermische Minimum zum Tragen. Zusammen mit den thermischen Sicherheitsmargen sind diese beiden Messgrößen für Experten ein Anhaltspunkt dafür, wie Organismen aus physiologischer Sicht auf den Klimawandel und die Umweltbedingungen reagieren.
Laut Burdine und McCluney handelt es sich dabei um „die obere subletale Temperatur eines Organismus und CTmin die untere subletale Temperatur, d.h. die Temperaturen, bei denen ein Organismus die Muskelkontrolle verliert und den ökologischen Tod erleidet“. Der Unterschied zwischen CTmax und CTmin wird als thermischer Bereich bezeichnet.
Dieser bezieht sich auf die Unterschiede zwischen CTmax und entweder der optimalen Körpertemperatur, der Körpertemperatur im Feld oder der Lufttemperatur. Er ist ein Maß für die Anfälligkeit gegenüber Erwärmung.
Als allgemeine Faustregel gilt, dass natürliche Temperaturgradienten die Wärmetoleranz beeinflussen. Burdine und McCluney ergänzen hierzu noch: „Es gibt auch Hinweise darauf, dass die Wärmetoleranz von Insekten über kleinere klimatische Gradienten hinweg variiert. Die Körpergröße (Verhältnis von Oberfläche zu Volumen) kann die Wärmetoleranz ebenfalls beeinflussen, denn kleinere Tiere leiten die Wärme besser ab, sind aber möglicherweise anfälliger für Austrocknung.“
Die Austrocknungstoleranz beschreibt die „Fähigkeit, das Austrocknen bis auf etwa 10% des verbleibenden Bienenvolumens zu überleben, was in etwa einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50% bei 20°C (=Wasserpotential von -100 MPa) entspricht“ (Alpert, 2006; Oliver et al., 2010).
In dem Bericht über Bienen wird zudem angeführt, dass die Austrocknungstoleranz der Fruchtfliege mit zunehmenden Niederschlägen in Australien sinkt (Hadley, Water Relations of Terrestrial Arthropods). Weitere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Austrocknungstoleranz von Fruchtfliegen im Mittelmeerraum geografisch variiert.
Solche und weiter Studien lassen vermuten, dass die Austrocknungstoleranz vorhersagen könnte, wie sich Umweltbedingungen wie Landnutzung und Klimawandel auf Lebewesen auswirken. Das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen und das Verhältnis von Wasserverlust zu Stoffwechselrate sprechen ebenfalls für kleinere Organismen wie Bienen im Hinblick auf die Austrocknung.
Der kritische Wassergehalt ist ein wichtiger Faktor, der zur Austrocknung beiträgt. Dieser bezieht sich auf den Wassergehalt im Körper des Organismus zum Zeitpunkt des Todes. Der CWC wird gravimetrisch als Differenz zwischen Nass- und Trockenmasse, geteilt durch die Nassmasse, berechnet.
Die Landnutzung und der globale Klimawandel wirken sich sowohl auf die Wärme- als auch auf die Austrocknungstoleranz von Bienen aus. Es ist bekannt, dass Temperaturschwankungen und die Verfügbarkeit von Feuchtigkeit den Körperwassergehalt von Arthropoden beeinflussen. In diesem Zusammenhang kann die Temperaturtoleranz von Bienen untersucht werden, da sich anhand des kritischen thermischen Maximums vorhersagen lässt, wie sich die Population über den Urbanisierungsgradienten hinweg verändert. Weitere Faktoren sind städtische Wärmeinseln bei hohen Temperaturen. Veränderungen im Wasserhaushalt von Insekten können sich auch negativ auf Wachstum, Reproduktionsfähigkeit und Überlebensraten auswirken.
In dem durchgeführten Experiment wird untersucht, wie ein Gradient der Verstädterung (undurchlässige Oberfläche, z.B. gepflasterte Flächen) in einer mittelgroßen Stadt sowohl das kritische thermische Maximum (CTmax) als auch den kritischen Wassergehalt (CWC) von Bienenarten verändert.
Drei Arten der verschiedenen Bienengemeinschaften wurden für dieses Experiment untersucht:
Für das Experiment wurden drei Bienenarten verwendet, weil sie sich in Größe, Nahrungssuche, Sozialverhalten und Nestspezifität unterscheiden. Das erhöht die Wahrscheinlichkeit, unterschiedliche Reaktionen zwischen den Arten festzustellen.
Für das Wärmetoleranz-Experiment wurde eine Memmert Konstantklima-Kammer HPP750eco verwendet. Mit Hilfe dieser wurde das kritische thermische Maximum für jede Bienenart gemessen.
Die Konstantklima-Kammer hat bei der Temperaturerhöhung geholfen, die bei 25°C begann und mit einer Rate von 0,5°C min-1 gemäß den Standardmethoden erhöht wurde. Unterstützt wurden die Messungen durch Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren im Gerät, die durch das Peltier-Element betrieben werden. Die Luftfeuchtigkeit wurde dank der passenden Feuchtigkeitssensoren konstant bei 20% gehalten.
Die Bienen wurden einzeln in Probengefäßen in der Klimakammer platziert, deren Netzbespannung es ermöglichte die Lufttemperatur im Gefäß mit der Temperaturrampe des HPPeco zu erhöhen.
Die Aufrichtungsreaktionen wurden mit einem Lufthauch durchgeführt. Durch den Verlust dieser Funktion zeigt das Experiment einen Endpunkt an, an dem die Muskelfunktionen zu versagen beginnen, und wird üblicherweise zur Schätzung der CTmax verwendet. Bei Bienen, die sich innerhalb eines Zeitfensters von 15 Sekunden nach dem Luftstoß wieder aufrichten konnten, wird davon ausgegangen, dass sie ihre Aufrichtungsreaktion verloren haben.
Das kritische thermische Maximum wird hier als die Temperatur betrachtet, bei der die Aufrichtungsreaktion verloren gegangen ist. An diesem Punkt wurden die Bienen aus der Klimakammer geholt. Die Temperaturrampe des HPP750eco wurde fortgesetzt, bis alle 90 Bienen aus dem Versuch ihr CTmax erreicht hatten. Dies dauerte etwa zwei Stunden.
Anschließend wurden die Bienen gewogen und in luftdicht verschlossenen Fläschchen aufbewahrt. Die Bienen wurden während des Temperaturanstiegs weder gefüttert noch erhielten sie Wasser.
Die Memmert GmbH + Co. KG bietet eine eigene Reihe von branchenführenden Klimakammern an, die für die oben genannten sowie weitere Anwendungen geeignet sind. Die Peltier-Kühlung und –Heizung ist für verschiedene Anwendungen in Memmert-Produkten von großem Nutzen. Das Peltier-Element ist in der Lage, die für die Theorie benötigten Anwendungen in der Praxis für Advanced Peltier Technology betriebene Geräte, wie z.B. die Konstantklima-Kammer HPPeco und der Peltier-Kühlbrutschrank IPPeco, umzusetzen. Memmert bietet die folgenden Klimakammern an:
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