我們都知道南極是非常寒冷的,極端最低氣溫為零下94.2攝氏度,可那裡生活的企鵝是怎麼保暖的呢,其實企鵝和我們人類一樣,都是溫血動物,也都要靠自己製造熱量,來給自己取暖。
有人會說企鵝有厚厚的脂肪,加上它非常緊密且防水性絕佳的油性羽毛,所以它不怕被凍成冰棒。可是你們發現,它腳上是沒有羽毛的,整天踩在冰面上,為啥這麼抗凍呢?
在回答這個問題之前,我們先了解一下這個物理知識。傳熱現象(熱傳遞),是指由於溫度差引起的熱能傳遞現象。就是熱量只能從溫度高的物體傳遞到低的物體。當兩個物體溫度相差不大,傳遞出的熱能就不大;反之當兩個物體溫度相差很大時,傳遞出的熱能也就很大。
人光腳站在冰面是為啥會冷,那是因為人體的溫度是36.7℃,而冰面上的溫度是0℃以下,兩者之間相差大,這時腳部的熱量就會傳遞到冰面上,若冰面的溫度一直低於36.7℃,那熱量就一直不停地傳遞給冰面,所以腳部的溫度變低,人就會覺得腳部冷。
但是企鵝的腳部血管構造特殊,才會讓它腳部的血液具有逆流熱交換,這樣就導致它赤腳踩在冰面上而不覺得冷。
前面有說到熱量傳遞規律,從高到低,且溫差越大熱量傳遞越多。那我們設想企鵝站在冰面上,如果減少企鵝腳部和冰面的溫度差,那企鵝的腳就不會感到冷了。可是因為南極的溫度低,導致冰面的溫度是恆定,那只有改變企鵝腳部的溫度。怎樣讓腳部溫度降低,這就是透過逆流熱交換實現的。
逆流熱交換是指恆溫動物在寒冷環境下,為了減少熱量的損失,四肢或者身體末端的血管排列變得特殊,使動脈的血與靜脈的血之間進行逆流熱交換。
簡單地說,就是企鵝腳部的動脈血管周圍都分佈著靜脈血管,因為動脈血管的血是有溫度的,當流到腳部的時候,由於那裡的動脈血管和靜脈血管靠的近,那就導致流到腳部的動脈血溫度降低,迴流到心臟的靜脈血溫度增加。這樣企鵝腳部的溫度就降低了,流回心臟的血液溫度也不會太低。
企鵝透過這種逆流熱交換,保持它的腳部的溫度和冰面接近,這樣就減少熱量的傳遞,企鵝就不會感覺到自己腳冷了。