Penguins are often sought as the adorable tuxedo-wearing emperors of Antarctic. Ačkoli existuje 17 různých druhů, snad nejslavnějším není nikdo jiný než tučňák císařský. Tito nelétaví ptáci jsou proslulí svou pozoruhodnou schopností přežít teploty hluboko pod -40 stupňů Celsia. Neustále stojí celý den na ledu, což vyvolává otázku: „Proč tučňákům nemrznou nohy?“
V Antarktidě bývá poměrně chladno. Aby tučňáci přežili teploty pod bodem mrazu, přizpůsobili si jedinečnou techniku, díky které jim nemrznou nohy.
Důmyslné řešení, jak udržet nohy tučňáků před zmrznutím
Tučňáci císařští celý život bojují s mrazivými teplotami v Antarktidě. Stejně jako ostatní teplokrevní živočichové si vytvářejí vlastní teplo metabolismem potravy.
V Antarktidě však musí tučňáci používat další inovativní strategie, aby jim nezmrzly končetiny. Izolační vrstva peří (silná vrstva peří) na vnější straně a pod ní další vrstva tuku chrání tělo tučňáka před chladem.
Na nohou tučňáků však tuk ani peří nejsou. Aby se zahřáli, využívají unikátní evoluční techniku.
Kouzlo udržování tepla na těle tučňáků spočívá v jejich pozoruhodné schopnosti udržet nohy těsně nad bodem mrazu. Jejich svaly jsou vnořené do těla a chrání je před chladem. Dlouhé a silné šlachy se jim táhnou až k nohám a ovládají pohyb. Jejich šlachy jsou silné a chlad je tak snadno neovlivní.
Přečerpávání teplé krve nohama by však způsobilo vyzařování tepla do země. Aby tomu tučňáci zabránili, využívají systém známý jako protiproudá výměna tepla. Než se teplá krev dostane k jejich nohám, cévy putující k nohám se ovinou kolem cév vracejících se zpět. Pomocí této metody krev, která proudí směrem k jejich nohám, odvádí teplo do krve proudící zpět do jejich těla.
Systém protiproudé výměny tepla u tučňáků na nohou: Cévy se vzájemně obtáčejí, aby si vyměnily teplo dříve, než se ztratí do země.
Níže Hank Green, moderátor pořadu SciShow, vysvětluje tento pozoruhodný proces.
Další unikátní techniky uchování tepla
Nepředstavitelný systém protiproudé výměny tepla, který tučňáci využívají, není jediným pozoruhodným procesem, který tučňáci používají k udržení chladu na uzdě.
Podle studie publikované v roce 2013 mají tučňáci v rukávu ještě jeden trik.
Studie uvádí, že tučňáci císařští udržují teplotu povrchu těla nižší, než je teplota okolního vzduchu. Ačkoli se to zdá neintuitivní, tento dodatečný proces jim umožňuje nejlépe obstát v drsném antarktickém klimatu.
Udržováním chladnější vrstvy peří, než je teplota vnějšího vzduchu, objevili vědci zkoumající tučňáky unikátní efekt, který ptákům umožňuje získávat teplo.
Získávání tepla ochlazováním
Přestože tučňáci ztrácejí část tepla izolační vrstvou peří, udržování chladnějšího peří jim umožňuje získávat nepatrné množství energie zpět prostřednictvím termální konvekce.
Termální konvekce je proces přenosu tepla prostřednictvím pohybu tekutin. Tento proces funguje tak, že absorbuje část tepla z periodicky teplejších poryvů vzduchu a zároveň zabraňuje tomu, aby vzduch absorboval teplo z jejich těl.
Smithsonian Magazine popisuje,
„Jak chladný antarktický vzduch cyklicky obtéká jejich těla, mírně teplejší vzduch se dostává do kontaktu s peřím a odevzdává tučňákům nepatrné množství tepla zpět, poté cyklicky odchází při mírně chladnější teplotě.“
Termální snímkování hejna tučňáků odhalilo neuvěřitelné zjištění.
Po prozkoumání výsledků vědci zjistili, že opeření tučňáků zůstává o několik stupňů chladnější než teplota vzduchu.
V době měření byla venku teplota asi -17 stupňů Celsia. Na hlavě, hrudi a zádech tučňáků však bylo -19, -22 a -23 stupňů Celsia.
Počítačové simulace potvrdily, že část tepla byla získána zpět tepelnými konvekčními proudy.
Ačkoli výsledky byly minimální, v Antarktidě, kde tučňáci žijí v teplotách pod -40, se každý stupeň počítá.
Tučňáci císařští jsou skutečně pozoruhodný druh. Jejich jedinečné adaptace umožnily generacím tučňáků překonat zimu i v těch nejhorších podmínkách. Tento druh žije náročným životem; na svá krmná místa chodí více než 100 km a musí přežít ty nejdrsnější klimatické podmínky na světě. Jejich neuvěřitelné nohy a jedinečné opeření však matka příroda zatím nedokázala zmařit.
PŘEHLÉDNĚTE SI TAKÉ: Biomimikry: Nejupřímnější forma lichocení
Napsal Maverick Baker
.