Kaarsje in de kou

Ontzaglijk is de kloof die gaapt tussen idee en experiment. Zo staat wel bijna vast dat niet één lezer na het AW-stukje van 18 januari waarin werd beschreven hoe onder bepaalde omstandigeden warm water eerder bevriest dan koud water (het Mpemba-effect) de proef op de som heeft genomen terwijl daar toch deze dagen bijna niets voor nodig is. Zet twee identieke bekers of emmers met evenveel heet en koud water op het balkon of in de tuin en binnen een uur is er uitsluitsel.

Het moet maar eens gezegd: als de lezer niet ook eens zelf de handen uit de mouwen steekt, de klauwen laat wapperen, dan zitten we hier de volgende eeuw nog met een touwtje naar de maan te kijken. Zelf is het AW-team net terug van een sub-zero weekend in Oost-België om wat koude-impressies op te doen. Echt koud wou het jammergenoeg niet worden - op de hoogste toppen van de lokalebergen vroor het tegen zonsopgang net zes graden en in de dalen misschien wel helemaal niet - en bijzondere gebeurtenissen deden zich dan ook nauwelijks voor. Ja: de telescopische tentstokken vroren aan elkaar, het polyester-tentdoek werd wat krakerig, de sigarerook zette zich er hardnekkiger op vast dan 's zomers en de o-zo-macho bergschoenen verstijfden tot een soort klompen, maar dat was het wel zo'n beetje.

De enige aardige waarneming kwam van de theelichtjes ('waxinelichtjes') die waren meegenomen om wat licht en vooral ook warmte in de lange avonden te brengen. Met een vermogen van zo'n 35 watt per stuk leveren drie lichtjes de warmte van een volwassen medemens zonder de bijbehorende geuren en geluiden. Wel, aan dat laatste heeft het niet geschort, wat anders was dan anders was dat de theelichten niet goed smolten. Het bescheiden vlammetje groef een vertikale gang door het omringende vet en belandde al binnen een uur of twee op het ijzertje waaraan de lont is vastgemaakt. Meer dan de helft van het paraffine moest onbenut in de bossen worden achtergelaten.

Zo sterk was de koeling dat de vlam het perifere vet niet boven het smeltpunt van 55 graden wist te tillen. In al zijn nietigheid was het een ervaring die nauwelijks onderdeed voor die van Wubbo Ockels toen die vaststelde dat een kaars zonder zwaartekracht niet branden wil omdat de verbrandingsgassen niet wegstromen. Inmiddels staat dus vast dat een kaars niet alleen afhankelijk is van een onbelemmerde aan- en afvoer van lucht en afgassen maar ook van een vrije toestroming van gesmolten kaarsvet.

Zou de kou ook het vermogen, het 'wattage', van de lichtjes aantasten? Zó, dat er bij vorst per uur minder vet wordt verbrand dan binnenshuis? Dat kon alleen terug in Nederland worden onderzocht. Adequate hoeveelheden brandende lichtjes van Waxine en de Hema werden geplaatst bij min 5, plus 8 en plus 20 graden en na anderhalf uur op gewichtsverlies onderzocht. Opvallende verschillen traden niet op, en wat er is geweest werd zeker gemaskeerd door het geflakker dat wind en valwind teweeg brachten. Eigenaardig was dat de zwaar flakkerende vlam van de theelichten die bij acht graden in de valwind van een tuimelraam stonden het vet in alle gevallen totaal deed smelten (en bruinverkleuren) terwijl de stille vlam in de warme huiskamer na anderhalf uur alleen de toplaag had gesmolten. Het zal wel zo zijn dat een flakkerende vlam meer hitte (en roet) terugvoert naar het onderliggende vet dan een rustige vlam. We stellen vast dat een geordende verbranding van meer kleinigheden afhangt dan je op het eerste gezidht zou denken. Michael Faraday was in 1861 al evenver.

Zo komen we op de Kleine Diertjes in de Belgische bergen. De goudhaantjes, de mezen, het winterkoninkje en al die andere lilliputtertjes die het ondanks de kou zo oneindig veel meer naar hun zin leken te hebben dan die enkele blauwe reiger die met hoog opgetrokken schouders naar een dichtgevroren poel stond te staren. Terwijl de theorie juist zegt dat kleine dieren zich in felle kou moeilijker warm houden dan grote omdat er per volume (of liever: massa) meer oppervlak is. Lichaamswarmte wordt ruwweg in evenredigheid met de massa aangemaakt maar gaat in evenredigheid met het oppervlak verloren. Waarnemingen in het veld, verwoord in de klassieke regel van Bergmann (1847), lijken de theorie ook te steunen: veel rassen binnen één diersoort hebben in de richting van de polen hun grootste vertegenwoordigers. Reuzewinterkoningen op IJsland. De vraag is natuurlijk of met de oppervlak-volume-kwestie wel alle relevante aspecten van het probleem zijn genoemd. Staat de wetenschap nog steeds achter Carl Bergmann? Albert Beintema van het Instituut voor bos- en natuuronderzoek in Arnhem staat nog achter hem. “Je ziet toch in arctische streken 's winters geen kleine knaagdieren boven de sneeuw, die zouden het daar niet bolwerken.” En aan poolvossen en ijsberen is anderzijds geen gebrek. “Kleine dieren kunnen ook minder makkelijk pels en vetlagen aanpassen.” Adaptatie van fat and fur: dat is alleen voor de groteren weggelegd.

De Amerikaanse ecoloog Peter Marchand heeft in het verhelderende 'Life in the cold - an introduction to winter ecology' (1991) wat twijfels aan de voordelen van het groot-zijn bijeengebracht. De regel van Bergmann kent wel erg veel uitzonderingen en hij gaat in het bijzonder slecht op voor dieren die in en onder de sneeuw kunnen kruipen: daarvoor is het juist aantrekkelijk om klein te zijn. Brian McNab heeft er in 1971 op gewezen, noteert Marchand, dat kleine dieren per dag minder voedsel nodig hebben dan grote en dat zich 's winters geregeld situaties voordoen waarin kleine dieren wèl hun quotum halen en grote niet.

Beintema brengt en passant de grootste helderheid in het probleem: dat kleine dieren moeite hebben met de warmtehuishouding wil helemaal niet zeggen dat hun overlevingskansen bij felle kou minder zijn, dáár zit de verwarring. De blauwe reigers die deze winter omkomen sterven niet de vriesdood maar de hongerdood.