Pingviinejä etsitään usein Etelämantereen suloisina smokkeja kantavina keisareina. Vaikka lajeja on 17 erilaista, ehkä tunnetuimpia eivät ole muut kuin keisaripingviinit. Lentokyvyttömät linnut ovat tunnettuja merkittävästä kyvystään selviytyä selvästi alle -40 asteen lämpötiloissa. Ne seisovat jatkuvasti jäällä koko päivän, mikä herättää kysymyksen, miksi pingviinien jalat eivät jäädy?
Etelämantereella on aika koleaa. Selviytyäkseen pakkasista pingviinit ovat sopeutuneet ainutlaatuiseen tekniikkaan pitääkseen jalkansa jäätymästä.
Nerokas ratkaisu pingviinien jalkojen jäätymisen estämiseksi
Keisaripingviinit viettävät koko elämänsä taistellen Etelämantereen hyytäviä lämpötiloja vastaan. Kuten kaikki muutkin lämminveriset eläimet, ne tuottavat oman lämpönsä metaboloimalla ruokaa.
Mutta Etelämantereella pingviinit joutuvat käyttämään muita innovatiivisia strategioita pitääkseen raajansa jäätymästä. Ulkopuolella oleva eristävä höyhenpeite (paksu höyhenpeite) ja sen alla oleva toinen rasvakerros suojaavat pingviinin kehoa kylmältä.
Pingviinien jaloissa rasvaa ja höyheniä ei kuitenkaan ole. Pitääkseen ne lämpiminä ne käyttävät ainutlaatuista evoluutiotekniikkaa.
Pingviinien kehon lämpimänä pitämisen taika perustuu niiden huomattavaan kykyyn pitää jalkansa juuri ja juuri pakkasen yläpuolella. Niiden lihakset ovat sulautuneet niiden kehoon suojaten niitä kylmältä. Pitkät ja vahvat jänteet ulottuvat niiden jalkoihin ohjaamaan liikkumista. Niiden jänteet ovat paksuja, eikä kylmyys vaikuta niihin yhtä helposti.
Lämpimän veren pumppaaminen jalkojen läpi aiheuttaisi kuitenkin sen, että lämpö säteilee pois maahan. Tämän estämiseksi pingviinit käyttävät vastavirtalämmönvaihdoksi kutsuttua järjestelmää. Ennen kuin lämmin veri saavuttaa niiden jalat, jalkoihin kulkevat verisuonet kiertyvät ylöspäin tulevien verisuonten ympärille. Tällä menetelmällä jalkoja kohti virtaava veri luovuttaa lämpöä takaisin kehoon virtaavaan vereen.
Pingviinien jalkojen vastavirtalämmönvaihtojärjestelmä: Verisuonet kiertyvät toistensa ympärille vaihtaakseen lämpöä ennen kuin se menetetään maahan.
Alhaalla SciShow’n juontaja Hank Green selittää merkillistä prosessia.
Muut ainutlaatuiset lämmönsäilytystekniikat
Hämmästyttävä vastavirtalämmönvaihtojärjestelmä, jota pingviinit hyödyntävät, ei ole pingviinien ainoa merkittävä prosessi, jolla ne pitävät kylmyyden loitolla.
Vuonna 2013 julkaistun tutkimuksen mukaan pingviineillä on toinenkin kikka hihassaan.
Tutkimuksen mukaan keisaripingviinit pitävät ruumiin pintalämpötilansa alle niitä ympäröivän ilman lämpötilan. Vaikka se vaikuttaa vastenmieliseltä, tämän ylimääräisen prosessin avulla ne pystyvät selviytymään parhaiten Etelämantereen ankarassa ilmastossa.
Pitämällä höyhenpeitteensä viileämpänä kuin ulkoilman lämpötilat, pingviinejä tutkineet tiedemiehet löysivät ainutlaatuisen efektin, jonka avulla linnut voivat saada lämpöä.
Lämmön saaminen viilentymällä
Mikäli pingviinit menettävät osan lämmöstään eristävän höyhenistökerroksensa kautta, pitämällä höyhenensä viileämpinä ne voivat saada hieman energiaa takaisin lämpökonvektion avulla.
Lämpökonvektio on prosessi, jossa lämpöä siirretään nesteiden liikkeen avulla. Prosessi toimii imemällä osan lämpöä ajoittain lämpimämmistä ilmapuuskista ja estämällä samalla ilmaa imemästä lämpöä pingviinien kehosta.
Smithsonian Magazine kuvailee,
”Kylmän Etelämantereen ilman kiertäessä pingviinien kehon ympärillä hieman lämpimämpi ilma tulee kosketuksiin höyhenpeitteen kanssa ja luovuttaa pingviineille vähäisiä määriä lämpöä takaisin, minkä jälkeen se kiertää pois hiukan kylmemmässä lämpötilassa.”
Pingviiniparven lämpökuvaus paljasti uskomattomat havainnot.
Tuloksia tutkittuaan tutkijat havaitsivat, että pingviinien höyhenet pysyvät muutaman asteen kylmempinä kuin ilman lämpötila.
Mittaushetkellä ulkolämpötila oli noin -17 astetta. Pingviinien höyhenpeitteen pään, rinnan ja selän lämpötilat olivat kuitenkin -19, -22 ja -23 celsiusastetta.
Tietokonesimulaatiot vahvistivat, että osa lämmöstä saatiin takaisin lämpökonvektiovirtojen kautta.
Vaikka tulokset olivatkin minimaalisia, Etelämantereella, jossa pingviinit elävät alle -40 asteen lämpötiloissa, jokainen astetta on tärkeä.
Keisaripingviinit ovat todella merkillinen laji. Niiden ainutlaatuiset sopeutumiset ovat mahdollistaneet sen, että pingviinisukupolvet ovat pystyneet selviytymään parhaiten kylmyydestä pahimmissakin olosuhteissa. Laji elää vaativaa elämää; ne kulkevat yli 100 kilometriä ruokailualueilleen ja joutuvat selviytymään maailman ankarimmista sääolosuhteista. Luontoäiti ei kuitenkaan ole vielä estänyt niiden uskomattomia jalkoja ja ainutlaatuista höyhenpeitettä.
KATSO MYÖS:
Kirjoittanut Maverick Baker