A pingvineket gyakran az Antarktisz imádnivaló, szmokingot viselő császáraiként keresik. Bár 17 különböző faj létezik, a leghíresebb talán nem más, mint a császárpingvin. A röpképtelen madarak arról a figyelemre méltó képességükről híresek, hogy jóval -40 Celsius-fok alatti hőmérsékletet is képesek túlélni. Egész nap folyamatosan jégen állnak, ami felveti a kérdést, hogy miért nem fagy le a pingvinek lába?
Az Antarktiszon meglehetősen hűvös van. Hogy túléljék a fagypont alatti hőmérsékletet, a pingvinek egy egyedülálló technikát alkalmaztak arra, hogy lábuk ne fagyjon meg.
A zseniális megoldás a pingvinek lábának megfagyásától való megóvásában
A császárpingvinek egész életükben az Antarktiszon uralkodó fagyos hőmérséklettel küzdenek. Mint minden más melegvérű állat, ők is a saját hőjüket állítják elő a táplálék metabolizálásával.
Az Antarktiszon azonban a pingvineknek más innovatív stratégiákat kell alkalmazniuk, hogy végtagjaik ne fagyjanak meg. A pingvinek testét kívülről egy szigetelő tollazat (vastag tollréteg), alulról pedig egy másik zsírréteg védi a hidegtől.
A pingvinek lábán azonban a zsír és a tollak nem léteznek. Ahhoz, hogy melegen tartsák őket, egy egyedülálló evolúciós technikát alkalmaznak.
A pingvinek testének melegen tartása azon a figyelemre méltó képességükön alapul, hogy a lábukat éppen a fagypont feletti hőmérsékleten tudják tartani. Izmaik a testükbe fészkelődve védik őket a hidegtől. Hosszú és erős inak nyúlnak le a lábukig, hogy irányítsák a mozgást. Az inak vastagok, és nem hat rájuk olyan könnyen a hideg.
A meleg vér pumpálása a lábukon keresztül azonban azt eredményezné, hogy a hő a talajba sugárzik. Ennek megakadályozására a pingvinek az ellenáramú hőcserének nevezett rendszert alkalmazzák. Mielőtt a meleg vér eléri a lábukat, a lábak felé tartó erek körbetekerik a felfelé tartó ereket. Ezzel a módszerrel a lábuk felé áramló vér leadja a hőt a testükbe visszaáramló vérbe.
A pingvinek lábának ellenáramú hőcserélő rendszere: Az erek egymás köré tekerednek, hogy kicseréljék a hőt, mielőtt az a talajba távozna.
Az alábbiakban Hank Green, a SciShow műsorvezetője magyarázza el a figyelemre méltó folyamatot.
Más egyedülálló hőtartó technikák
A pingvinek által használt hihetetlen ellenáramú hőcserélő rendszer nem az egyetlen figyelemre méltó eljárás, amellyel a pingvinek távol tartják a hideget.
Egy 2013-ban közzétett tanulmány szerint a pingvineknek egy másik trükk is van a tarsolyukban.
A tanulmány szerint a császárpingvinek testfelszíni hőmérsékletét az őket körülvevő levegő hőmérséklete alatt tartják. Bár ellentmondásosnak tűnik, ez az extra folyamat lehetővé teszi számukra, hogy a zord antarktiszi klímában a legjobbak legyenek.
Azzal, hogy tollazatuk rétegét a külső levegő hőmérsékleténél hidegebben tartják, a pingvineket vizsgáló tudósok felfedeztek egy egyedülálló hatást, amely lehetővé teszi a madarak számára, hogy hőt nyerjenek.
Hőnyerés a lehűlés által
Míg a pingvinek a hőszigetelő tollazatrétegükön keresztül elveszítik a hő egy részét, a tollazatuk hűvösebb tartása lehetővé teszi számukra, hogy a hőkonvekció révén egy kis energiát nyerjenek vissza.
A hőkonvekció a folyadékok mozgása révén történő hőátadás folyamata. A folyamat úgy működik, hogy elnyeli a hő egy részét az időszakosan melegebb légáramlatokból, miközben megakadályozza, hogy a levegő hőt vegyen fel a testükből.
A Smithsonian Magazine leírja,
“Ahogy a hideg antarktiszi levegő körbejárja a testüket, a kissé melegebb levegő érintkezik a tollazatukkal, és apró hőmennyiséget ad vissza a pingvineknek, majd kissé hidegebb hőmérsékleten kering el.”
A pingvinek egy csapatának termikus képalkotása során derült fény a hihetetlen eredményekre.
Az eredmények vizsgálata után a kutatók felfedezték, hogy a pingvinek tollazata néhány fokkal hidegebb marad, mint a levegő hőmérséklete.
A mérés idején a kinti hőmérséklet körülbelül -17 Celsius-fok volt. A pingvinek tollazata a fejükön, a mellkasukon és a hátukon azonban -19, -22, illetve -23 Celsius-fokos volt.
A számítógépes szimulációk megerősítették, hogy a hő egy részét a hőkonvekciós áramlatok révén nyerték vissza.
Az eredmények minimálisak voltak ugyan, de az Antarktiszon, ahol a pingvinek -40 fok alatti hőmérsékleten élnek, minden fok számít.
A császárpingvinek valóban figyelemre méltó faj. Egyedülálló alkalmazkodásuk lehetővé tette, hogy a pingvinek generációi még a legrosszabb körülmények között is a legjobbak legyenek a hidegben. A faj igényes életet él; több mint 100 km-t gyalogolnak táplálkozóhelyeikre, és a világ legkeményebb időjárási viszonyait kell túlélniük. Hihetetlen lábaikat és egyedülálló tollazatukat azonban még nem tudta meghiúsítani az anyatermészet.
LÁTJA MEG TOVÁBB:
Írta: Maverick Baker