企鹅的脚为什么不怕冷

2024年1月1日上午11:43 • 科普园地

作者：苏澄宇

本文转载自：动物行星（ID:AnimalOnEarth）

作为一只帝企鹅，它可以在南极零下几十度的环境下生存。

也许你知道企鹅的身体为什么不被凛冽的寒风冻成冰棍，因为它有着厚厚的脂肪和双层的羽毛。但它的脚蹼一点毛都没有，光秃秃的，怎么没被冻伤呢？

首先，它们有着独特的血液循环系统：逆流热交换。

在讲解之前，我先科普一个小知识：热传递，是指由于温度差引起的热能传递现象。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热传递，两个物体温差越大，传递出的总能量就越大。

赤脚站在低温的冰面上，脚部的温暖血液的热量会通过热辐射的形式传递出去，脚就会变冷。

为了防止热量的散失，企鹅们进化出了独特的生存技巧。

前面说了温差越大，传递出的总能量就愈大，那减少脚部与冰面的温差就可以减少热量的损失。

那如何减少温差呢？冰面的温度是固定的，只能通过降低脚部的温度来减少与冰面的温差。

那怎么给脚部的血液降温呢？这就得说到逆流热交换了。

逆流热交换，指恒温动物在寒冷的环境下，为了减少热能（能量）的散失，血管的排列变得特殊，使动脉的血与静脉的血之间进行逆流热交换。

具体来说，是指在温暖的动脉血液流到脚部前，温度相对较低的静脉血缠绕在动脉血管上，动脉血热量传递到冰冷的静脉血上，这样流到脚底的血液温度就降低了，流回心脏的血液温度也不会太低。

这样一来，脚和冰面的温差就降低了，脚部散失的热量就变少了，自然就不会冻伤了。

其次，它们腿部的肌肉紧缩在毛茸茸的身躯上，只露出脚蹼，保护自己免受寒冷。运动的时候主要依靠强大的肌腱来完成，它们的肌腱很厚，不容易受低温的影响。

企鹅能够在低温下生存，不仅依靠了逆流热交换系统，还有另一种你想不到的策略。

根据2013年发表的一项研究，科学家通过企鹅繁殖地的红外热成像照片，发现帝企鹅的体表温度竟然低于周围的空气温度。平均而言，企鹅身体表面温度可低至-23℃，比气温低3℃。

尽管这似乎违反直觉，但这就是事实。

企鹅的外层羽毛比起从外界吸收的热量而言，向外辐射出的热量会更多，导致它们的体表温度低于周围气温。

但是企鹅身体上覆盖的防寒脂肪和羽毛可以减少从皮肤表面流失的热量。

帝企鹅有三个“散热点”：眼睛、脚蹼和脚，它特殊的血管构造使得血液循环可以避开上述部位，从而在最大程度上减少热量的流失。

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