南極最低可達-100℃,企鵝的腳為什麼不會被凍傷?

琅琊王勢


我們都知道,南極的冬天特別冷,所以在南極生活的動物,都有各自的保暖小妙招,比如可愛的企鵝。企鵝身上的羽毛非常茂密,光是一個拳頭那麼大的地方就有上百根羽毛,就像穿了一件超厚羽絨服一樣。

(企鵝)

不過你注意到了嗎?企鵝的腳上沒有羽毛,看上去光禿禿的,好像是光著腳在冰面上走,那企鵝會不會覺得凍腳呢?

別擔心,企鵝雖然沒有鞋穿,但是它也不會把腳凍壞的,這是怎麼回事呢?原來,企鵝有一個非常發達的血液循環系統,可以控制腳部的冷熱。

企鵝腿上的動脈排列得很特殊,可以根據環境的溫度來調節腳部血液的流動。當外面溫度比較低的時候,這些動脈會收縮,限制血液的流動。

這麼一來,流到雙腳的血液就會減少,血液少了,散熱就會變小,腳就不容易被凍壞了。

除此之外,企鵝還有一個保暖的方法,這個方法很簡單,就是讓身體蜷縮起來,把腳蓋住,這樣它們的身體就可以把腳捂熱。

(企鵝)

企鵝的這種調節體溫的方式,能讓雙腳的溫度一直保持在零上幾度,雖然不是很暖和,但也不至於被凍壞了。

現在你知道了吧,南極雖然很冷,但是企鵝有獨特的保暖方法,不會把腳凍壞。最後我想問問你,你知道多少種企鵝呢?把你的答案寫在留言區裡告訴我吧!





穿插游擊隊


題主你好,我以前也有過類似的疑惑,很高興能與你溝通這個問題。

 

北極熊、企鵝等極寒地區的生物確實有獨特的對付低溫的方法。企鵝的體表有厚厚的絨毛和身體脂肪組織來抵禦嚴寒,但是光禿禿的腳掌是為啥沒有凍傷呢,這主要是由於它們有獨特的血液循環系統導致的。

 

我們都知道熱傳遞是由於溫度差引起的,而空氣是較好的隔熱介質,比如我們日常用的熱水壺的隔熱層是真空層,真空的隔熱效果比空氣還要好。為了防止熱量的散失,企鵝的絨毛進化成了中空的結構,所以它們的身體可以抵禦嚴寒。腳掌部位沒有絨毛保護,它們的血管與一般動物的血管有不同之處。

 

一般血液循環系統有靜脈血管和動脈血管,動脈血管負責把富含氧氣的血液送給身體,氧氣消耗後,把富含二氧化碳的血液通過靜脈血管還回去,二者是迴路但是是分開的。而企鵝的血管系統比較特殊,它們的靜脈、動脈血管在腳掌的上部有纏結,這就導致了溫暖的動脈血液流到腳部前,會先把一部分熱量傳遞給靜脈血管,這樣流到腳底的血液溫度就降低了,同時流回心臟的血液溫度也不會太低。這樣的結構使腳掌與地面的溫差減小了,腳部散失的熱量變少,有利於腳掌保暖。

 

 

 

希望能夠帶給你一點點有用的信息:)



Chemlover


企鵝的腳為什麼不怕冷

①企鵝同其他生活在寒冷地區的鳥類一樣,都已經適應了寒冷的氣候,能夠儘可能少地散失熱量,保持自己身體主要部分溫度在40℃左右。但是它們的腳卻很難保暖,因為腳上既不長毛,也沒有脂肪的防護,而且還有相對較大的面積。

②於是,企鵝通過兩種機制來防止腳被凍壞.一種機制,是通過改變向雙腳提供血液的動脈血管的直徑來調節腳內的血液流量.當寒冷時,減少腳部的血液流量;當比較溫暖時,增加血液流量.其實我們人類也有類似的機制,所以我們的手和腳在我們感到冷時會變得蒼白;當覺得暖和時,則變得紅潤.

③此外,企鵝在其雙腳的上層還有一種“逆流熱交換系統”。向腳提供溫暖血液的動脈血管分叉為許多動脈小血管,同時,在腳部變冷的血液又通過與這許多動脈小血管緊挨在一起的數目相同的靜脈小血管流回。這樣,動脈小血管內溫暖血液的熱量就傳遞給了與之緊貼的靜脈小血管內的逆流冷血。結果,真正帶到腳部的熱量其實是很少的。

④在冬季,企鵝腳部的溫度僅保持在冰點溫度以上1℃~2℃,這樣就最大限度地減少了熱量散失,同時也防止了腳被凍傷。鴨和鵝的腳也有類似的結構。但是,若把它們圈在溫暖的室內飼養,過幾個星期再把它們放回冰天雪地裡,它們雙腳貼地的一面就會被凍壞。

⑤企鵝的腳不會被凍壞之謎,也可以從生物化學的角度來加以說明,而且很有意思

⑥南極企鵝在包括腳在內的外圍冷組織中,DH值要比人類小得多。這就帶來兩個好處。首先,在進行脫氧反應時,企鵝的血紅蛋白所吸收的熱量大為減少,於是,它的雙腳就不容易凍壞。第二個好處來自熱力學定律。根據熱力學定律,任何一種可逆反應,包括血紅蛋白的氧化反應和脫氧反應,較低的溫度有利於進行放熱反應,而不利於反方向進行的吸熱反應。因此,在低溫下,大多數物種都是吸收氧的反應進行得比較激烈,而不容易進行釋放氧的反應。一個物種所具有的DH值如果相對來說不高不低正合適,那麼這就意味著,在冷組織中血紅蛋白對氧的親和力不會變高到使氧無法從血紅蛋白脫離出來 ,所以企鵝的腳不怕凍。










連鯤


南極是地球上最寒冷的地方, 生 活在這裡的企鵝全身長滿了有密有厚的羽毛,羽毛的尖端是彎彎的,象房頂上的瓦片一樣一層壓一層,連水都透不進去。

在著層羽毛下面還生有密密的絨毛,象 是質量最好的羊毛衫。有了這麼好的羽毛,企鵝就象穿了厚厚的羽絨大衣,又防水保溫,不怕寒冷。 同時,企鵝的身上又有厚厚的脂肪,也能起到保溫的作用。

企鵝歷經數千萬年冰雪風暴的洗禮,企鵝為了禦寒,身上有3層重疊的羽毛,密接的鱗片狀,這不僅無法讓海水浸透,而寒風更是無法侵襲。不過它們的羽毛多是又硬又短,尾部的羽枝較長,在站著的時候還可以當做支撐用呢! 另外,企鵝的皮下脂肪層也格外肥厚,用以隔絕體外寒冷的低溫,有不錯的保溫效果。



見振奇蹟


南極最低氣溫低到-100℃的地方位於南極大陸中央區域,而企鵝主要生活在南極海岸線上,並不會直接面對-100℃極低氣溫,頂多零下幾十度,不過企鵝的腳丫子確實耐凍。

南極是一片大陸,總面積1400萬平方公里,冬季大陸和海洋受熱差別很大,陸地可以將更多的熱輻射會太空,加上南極大陸的絕大多數陸地處於南極圈之中,而南極大陸平均海拔2350米,所以南極的氣溫比北極低得多,北極是覆蓋在海洋上的冰層,海水的流動可以將更多的熱量帶來。但說南極氣溫低其實也分區域,在陸地中心的位置由於南極山脈冰層等影響,會阻擋從海洋來的更溫暖一些的氣流,所以中心區域更冷,俄羅斯的氣象站曾經在南極中央區域測得-89℃左右的氣溫,而根據氣象衛星的分析,南極最低溫可以達到-100℃,不過也只是中央區域的一些地方,並不是整個南極大陸。

企鵝是主要生存於南極的物種,漫長的歲月中環境選擇使得企鵝很抗凍,但並沒有題主說的那麼邪乎、能抵抗-100℃的低溫,企鵝以魚類為食物,所以它們生存的地方更多的是接近海洋的陸地區域,由於接近海洋就相對更溫暖一些且食物充足,甚至有極少數企鵝生活在赤道幾內亞的熱帶海洋的寒流區域內,生存環境的溫度比南極高几十℃。不過多數企鵝確實耐寒。

企鵝的耐寒有多種影響因素,首先是它們的皮毛,企鵝羽毛密實就連水也比較難通透,羽毛可以撐起一層空氣,而空氣卻是很好的隔熱材料,我們的羽絨服就是通過羽毛或者棉花保留空氣才有那麼好的保暖效果;然後是脂肪,企鵝在冬季來臨前會瘋狂,多餘的能量都被儲存在脂肪中,脂肪的導熱性也比較差,這兩種因素可以保證流向企鵝腳底板血液的溫暖;這兩個因素保證企鵝身體大部分的溫暖,而企鵝的腳的血管構造也稍有區別,本身腳底板對缺血的適應性就好一些,腿腳中的動脈血管和靜脈血管並排分佈,動脈血在經過腳底板給腳底供能供熱之後返流的途中又送並行的動脈血管中回收了部分熱,使身體的熱量不至於過分地損失,而企鵝的肚子也大,往下一蹲皮毛蓋著腳,再次保暖。


來看世界呀


企鵝的腳為什麼不會被凍傷?是因為每種動物都有防禦機制和適應環境的獨特能力。

長期以來的環境適應能力讓企鵝能在南極立足,不然的話,不被凍死也會被餓死。

就像駱駝一樣,仙人掌上面那麼多刺,駱駝直接就可以吃掉,而且在沙漠沒有水,駱駝體內可以儲存二十天自身利用的水分。

長期生活在一種地方,環境能改變機制和適應能力。





幸福生活每一天小軍


首先,它們有著獨特的血液循環系統:逆流熱交換。"在講解之前,我先科普一個小知識:熱傳遞,是指由於溫度差引起的熱能傳遞現象。一切溫度高於絕對零度的物體都能產生熱傳遞,兩個物體溫差越大,傳遞出的總能量就越大。

赤腳站在低溫的冰面上腳部的溫暖血液的熱量會通過熱輻射的形式傳遞出去,腳就會變冷。

為了防止熱量的散失企鵝們進化出了獨特的生存技巧。

前面說了溫差越大傳遞出的總能量就愈大,那減少腳部與冰面的溫差就可以減少熱量的損失。

那如何減少溫差呢?冰面的溫度是固定的,只能通過降低腳部的溫度來減少與冰面的溫差。那怎麼給腳部的血液降溫呢?這就得說到逆流熱交換了。

具體來說,是指在溫暖的動脈血液流到腳部前,溫度相對較低的靜脈血纏繞在動脈血管上,動脈血熱量傳遞到冰冷的靜脈血上,這樣流到腳底的血液溫度就降低了,流回心臟的血液溫度也不會太低。

這樣一來,腳和冰面的溫差就降低了,腳部散失的熱量就變少了自然就不會凍傷了。

其次,它們腿部的肌肉緊縮在毛茸茸的身軀上,只露出腳蹼,保護自己免受寒冷。運動的時候主要依靠強大的肌腱來完成,它們的肌腱很厚,不容易受低溫的影響。





唯美印象GZS


北極熊、企鵝等極寒地區的生物確實有獨特的對付低溫的方法。企鵝的體表有厚厚的絨毛和身體脂肪組織來抵禦嚴寒,但是光禿禿的腳掌是為啥沒有凍傷呢,這主要是由於它們有獨特的血液循環系統導致的。

我們都知道熱傳遞是由於溫度差引起的,而空氣是較好的隔熱介質,比如我們日常用的熱水壺的隔熱層是真空層,真空的隔熱效果比空氣還要好。為了防止熱量的散失,企鵝的絨毛進化成了中空的結構,所以它們的身體可以抵禦嚴寒。腳掌部位沒有絨毛保護,它們的血管與一般動物的血管有不同之處。

一般血液循環系統有靜脈血管和動脈血管,動脈血管負責把富含氧氣的血液送給身體,氧氣消耗後,把富含二氧化碳的血液通過靜脈血管還回去,二者是迴路但是是分開的。而企鵝的血管系統比較特殊,它們的靜脈、動脈血管在腳掌的上部有纏結,這就導致了溫暖的動脈血液流到腳部前,會先把一部分熱量傳遞給靜脈血管,這樣流到腳底的血液溫度就降低了,同時流回心臟的血液溫度也不會太低。這樣的結構使腳掌與地面的溫差減小了,腳部散失的熱量變少,有利於腳掌保暖。


旅遊者小馬哥


搖搖擺擺的企鵝和圓滾滾的熊貓是我最愛的寵物了,當然都沒有機會抱抱,BBC 的紀錄片我一點都沒少看

企鵝中的大個—帝企鵝,這種企鵝專門在南極最冷的時候在暴風雪中繁衍後代,主要在如何惡劣的氣候後所有的獵手都罷工了,跟這個地方說拜拜了,帝企鵝在成長中最大的難關之一就來自於父親如何在寒冷的環境中保證自己不被凍死的情況下還能把企鵝安全的孵化出來

企鵝作為一個唯一敢在南極慢慢長夜中繁衍的物種,企鵝已經適應了環境,渾身厚厚的脂肪和羽毛可以抵擋寒冷,唯一裸露在外面的腳掌簡單來說企鵝有兩種方式來保護腳掌

其一是企鵝可以通過改變向雙腳提供血液的動脈血管的直徑來調節腳內的血液流量。當寒冷時,減少腳部的血液流量;當比較溫暖時,增加血液流量,其實我們人類也有類似的機制,所以我們的手和腳在我們感到冷時會變得蒼白;當覺得暖和時,則變得紅潤。這樣一種調節機制極其複雜,由腦部的下丘腦控制,需要神經系統和各種激素的參與。

其二是企鵝在其雙腳的上層還有一種“逆流熱交換系統”。 向腳提供溫暖血液的動脈血管分佈為許多的小動脈血管,同時,在腳部變冷的血液又通過與這許多動脈小血管緊挨在一起的數目相同的靜脈小血管流回。這樣,動脈小血管內溫暖血液的熱量,就傳遞給了與之緊貼的靜脈小血管內的逆流冷血,結果,真正帶到腳部的熱量其實是很少的。 在冬季,企鵝腳部的溫度,僅保持在冰點溫度以上1~2℃,這樣就最大限度地減少了熱量散失,同時也防止了腳被凍傷。


冰靈微心



企鵝羽毛鳳冠企鵝有羽毛來保暖,對嗎?-部分正確,羽毛在陸地上工作,但是在企鵝生活的水中,它們不太好。真正讓企鵝在海里保持溫暖的是皮下脂肪層。正如我們將在後面看到的,脂肪層也是一種有價值的能量儲存。

就重量而言,外部毛皮和羽毛是最有效的絕緣體,但會被風吹皺,潮溼時就沒什麼用了。


企鵝的脂肪層保護它們在海里不受寒冷。然而在陸地上,它們的羽毛起到了保暖的作用。企鵝的羽毛不像飛鳥的扁平的大羽毛,它們很短,下面有一層纖細的絨毛。企鵝羽毛也非常擅長在鳥從海里浮出時出水。它們重疊在一起,在水中產生很好的流線型效果,在陸地上有很好的排風能力。當天氣變得非常冷的時候,企鵝可以把它們的羽毛吹出來,以捕獲更多的空氣,從而達到更好的隔熱效果。當天氣太熱時(甚至高達冰點!)它們把羽毛抖得更厲害,這樣被困住的溫暖空氣就能逃脫,讓企鵝冷靜下來。企鵝的每單位面積羽毛密度是所有鳥類中最高的。


這個脂肪層是內部的大自然母親發明的保溫材料——因此也是在水中保暖的最佳方式。它能讓所有溫血冷水動物在零下1.9攝氏度(25.8華氏度)的溫度下工作。為什麼是這個溫度?-因為那是海水結冰的時候,如果海水不是固態的,就不會比這更冷。企鵝可以有高達其體重30%的脂肪。

企鵝有兩個區域,它們的身體隔熱性很差,並且會損失很多熱量,這就是它們的鰭狀肢和腳。這些區域同時給企鵝帶來了問題和解決方案。一個問題是熱量損失,一個解決方案是因為它們可以用來冷卻。當天氣非常冷的時候,出色地隔熱是很好的,但是當你使用大量的能量來產生熱量,或者溫度上升時,不能排出熱量本身就成了一個大問題。


這個解決方案非常優雅。操作腳和鰭狀肢的肌肉不在腳和鰭狀肢中,而是在企鵝身體較溫暖的部位。腳和腳蹼被肌腱穿過,附著在腳趾、腳踝和手腕的骨頭上,就像一種通過電線或繩子進行的遠程操作。這意味著如果腳和腳蹼變得很冷並不重要,因為它們仍然可以由處於正常體溫的區域的肌肉正常操作,因此仍然具有完全的功能。

企鵝有一種熱交換血液流向這些區域,進入腳部的溫暖血液流過冰冷的血液,在這個過程中使血液升溫,同時使血液冷卻,同樣的事情發生在腳蹼上。腳和鰭狀肢中的血液在大部分時間裡比身體的其他部分保持得更冷。當血液重新進入身體的其餘部分時,它已經被加熱了,因此在冷卻核心體溫方面沒有太大的作用。

跳巖企鵝的鰭狀肢和腿顯示出鰭狀肢和腳的肌肉是多麼少,肌腱附著在企鵝身體深處的肌肉上,以防止熱量流失。

企鵝的腳永遠不允許低於冰點,血液流動被精細地調整,以保持在冰點以上。當天氣變得非常冷時,腳被身體的羽毛和脂肪層覆蓋,所以它們不會暴露在寒風中。因此,當一個人赤腳站在冰上會很快被凍傷,企鵝可以一輩子這樣做而不會受到任何傷害。


在低溫或在海里時,流向腳和鰭狀肢的血液非常少,所以熱量損失最小。當企鵝需要快速散熱時,流向這些肢體的血液會增加,因此大量溫暖的血液會進入它們體內,並迅速冷卻,從而快速有效地排出多餘的熱量。

有些企鵝甚至可以看到,當血液流向表面時,它們揮動鰭狀肢來排熱時,鰭狀肢內側會變成粉紅色。帝企鵝展示使用尾巴作為三腳架的一部分-照片由美國國家海洋與大氣管理局提供冰和雪是冷的。躺在雪地上,你會很冷,因為會有大面積的接觸通過傳導失去身體熱量。站起來,立即你的接觸面積大大減少,踮起腳尖,你的接觸面積減少到最小。


這就是企鵝們所做的,除了當天氣很冷的時候,它們不會踮著腳尖站立,它們會用腳後跟向後搖擺,抬起腳趾。它們用堅硬的尾羽阻止自己向後倒下,這些尾羽沒有血液流動,因此不會像三腳架的第三個元素那樣失去熱量。

成群結隊地閒逛

帝企鵝可能生活在地球上任何熱血動物所能忍受的最極端的環境中。它們甚至在零下30攝氏度(-22華氏度)及以下的南極冬季深處繁殖,同時忍受200千米每小時(125英里每小時)及更高的風速,這就產生了一種你甚至不想去想的風寒因子,它會在幾秒鐘內凍結暴露在外的人體。

更糟糕的是,帝企鵝在遠離公海的永久冰架上繁殖和越冬,在那裡它們沒有任何機會進食,因此它們不僅忍受可怕的寒冷條件,而且在沒有或幾乎沒有庇護所的情況下進食——禁食數月——在漫長的南極冬夜的黑暗中進食。

企鵝循環系統可以調節保存或釋放熱量以保持溫度恆定。

為了保存熱量,流向鰭狀肢和腿的血液將熱量傳遞給離開鰭狀肢和腿的血液。這就是眾所周知的逆流熱交換,它使熱量留在體內,而不是真正到達腿或鰭狀肢。


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