Pinguine werden oft als die bezaubernden, Smoking tragenden Kaiser der Antarktis angesehen. Obwohl es 17 verschiedene Arten gibt, sind die berühmtesten vielleicht keine anderen als der Kaiserpinguin. Die flugunfähigen Vögel sind bekannt für ihre bemerkenswerte Fähigkeit, Temperaturen von weit unter -40 Grad Celsius zu überleben. Sie stehen den ganzen Tag auf dem Eis, was die Frage aufwirft, warum die Füße der Pinguine nicht einfrieren?
In der Antarktis wird es ziemlich kalt. Um die Minusgrade zu überleben, haben die Pinguine eine einzigartige Technik entwickelt, um ihre Füße vor dem Einfrieren zu bewahren.
Die geniale Lösung, um die Füße der Pinguine vor dem Einfrieren zu bewahren
Kaiserpinguine verbringen ihr ganzes Leben damit, gegen die eisigen Temperaturen in der Antarktis anzukämpfen. Wie jedes andere warmblütige Tier erzeugen sie ihre eigene Wärme, indem sie Nahrung verstoffwechseln.
In der Antarktis müssen Pinguine jedoch andere innovative Strategien anwenden, um ihre Extremitäten vor dem Erfrieren zu schützen. Eine isolierende Schicht aus Gefieder (eine dicke Schicht aus Federn) an der Außenseite und darunter eine weitere Schicht aus Blubber schützen den Körper eines Pinguins vor der Kälte.
Allerdings gibt es an den Füßen der Pinguine weder Fett noch Federn. Um sie warm zu halten, bedienen sie sich einer einzigartigen evolutionären Technik.
Die Magie, die den Körper eines Pinguins warm hält, beruht auf seiner bemerkenswerten Fähigkeit, seine Füße knapp über dem Gefrierpunkt zu halten. Ihre Muskeln sind in ihren Körper eingebettet und schützen sie vor der Kälte. Lange und starke Sehnen reichen bis zu den Füßen, um die Bewegung zu kontrollieren. Ihre Sehnen sind dick und werden nicht so leicht von der Kälte angegriffen.
Wenn jedoch warmes Blut durch ihre Füße gepumpt würde, würde die Wärme in den Boden abstrahlen. Um dies zu verhindern, nutzen die Pinguine ein System, das als Gegenstrom-Wärmeaustausch bekannt ist. Bevor das warme Blut die Füße erreicht, wickeln sich die Blutgefäße, die zu den Füßen wandern, um die Gefäße, die wieder nach oben kommen. Auf diese Weise gibt das Blut, das zu den Füßen fließt, die Wärme an das Blut ab, das zurück in den Körper fließt.
Gegenstrom-Wärmeaustauschsystem der Pinguinfüße: Gefäße wickeln sich umeinander, um Wärme auszutauschen, bevor sie an den Boden verloren geht.
Nachfolgend erklärt Hank Green, ein Moderator von SciShow, den bemerkenswerten Prozess.
Weitere einzigartige Wärmespeicherungstechniken
Das unglaubliche Gegenstrom-Wärmeaustauschsystem, das Pinguine nutzen, ist nicht das einzige bemerkenswerte Verfahren, mit dem Pinguine die Kälte in Schach halten.
Nach einer 2013 veröffentlichten Studie haben Pinguine noch einen weiteren Trick in petto.
Die Studie berichtet, dass Kaiserpinguine ihre Körperoberflächentemperatur unter der Temperatur der sie umgebenden Luft halten. Obwohl es kontraintuitiv erscheint, ermöglicht ihnen dieser zusätzliche Prozess, das raue antarktische Klima zu überstehen.
Indem sie ihre Gefiederschicht kühler halten als die äußeren Lufttemperaturen, entdeckten die Wissenschaftler, die die Pinguine untersuchten, einen einzigartigen Effekt, der es den Vögeln ermöglicht, Wärme zu gewinnen.
Wärme gewinnen, indem sie sich abkühlen
Während die Pinguine einen Teil ihrer Wärme durch ihre isolierende Gefiederschicht verlieren, können sie, wenn sie ihr Gefieder kühler halten, durch thermische Konvektion eine geringe Menge an Energie zurückgewinnen.
Thermische Konvektion ist der Prozess der Wärmeübertragung durch die Bewegung von Fluiden. Der Prozess funktioniert, indem ein Teil der Wärme von periodisch wärmeren Luftströmen absorbiert wird, während die Luft daran gehindert wird, Wärme von ihren Körpern zu absorbieren.
Das Smithsonian Magazine beschreibt,
„Während die kalte antarktische Luft um ihre Körper zirkuliert, kommt etwas wärmere Luft in Kontakt mit dem Gefieder und spendet winzige Wärmemengen an die Pinguine zurück, um dann mit einer etwas kälteren Temperatur wieder zu verschwinden.“
Die thermische Bildgebung eines Schwarmes von Pinguinen enthüllte die unglaublichen Ergebnisse.
Nach der Untersuchung der Ergebnisse entdeckten die Forscher, dass das Gefieder der Pinguine ein paar Grad kälter bleibt als die Lufttemperatur.
Zum Zeitpunkt der Messung betrug die Außentemperatur etwa -17 Grad Celsius. Das Gefieder der Pinguine auf dem Kopf, der Brust und dem Rücken hatte jedoch -19, -22 bzw. -23 Grad Celsius.
Computersimulationen bestätigten, dass ein Teil der Wärme durch thermische Konvektionsströme zurückgewonnen wurde.
Auch wenn die Ergebnisse minimal waren, zählt in der Antarktis, wo Pinguine bei Temperaturen unter -40 Grad leben, jedes Grad.
Kaiserpinguine sind wirklich eine bemerkenswerte Art. Ihre einzigartigen Anpassungen haben Generationen von Pinguinen in die Lage versetzt, die Kälte selbst unter den schlimmsten Bedingungen zu überstehen. Die Art führt ein anspruchsvolles Leben: Sie wandern über 100 km zu ihren Futterplätzen und müssen die härtesten Wetterbedingungen der Welt überstehen. Doch ihre unglaublichen Füße und ihr einzigartiges Gefieder haben sich von Mutter Natur noch nicht unterkriegen lassen.
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Geschrieben von Maverick Baker