ペンギンといえば、タキシードを着た愛らしい南極の皇帝としてよく知られています。 17の異なる種がありますが、おそらく最も有名なのは皇帝ペンギン以外の何者でもないでしょう。 この飛べない鳥は、マイナス40度以下の気温でも生き延びることができることで有名です。 なぜペンギンの足は凍らないのでしょうか。
南極では、かなり冷え込みます。
ペンギンの足を凍らせない工夫
皇帝ペンギンは、南極の極寒の地で一生を闘う。 他の温血動物と同じように、餌を代謝して自分の体温を作ります。
しかし、南極では、ペンギンは自分の四肢を凍らせないために、他の画期的な方法を用いなければなりません。 外側の羽毛と、その下の脂の層がペンギンの体を寒さから守っているのです。
ペンギンの体を温める魔法は、足を氷点下の温度に保つという驚くべき能力に頼っているのだ。 ペンギンの筋肉は体の中に入り込んでいて、寒さから体を守っている。 足には長く強い腱が張り巡らされ、動きを制御している。 しかし、足から暖かい血液を送り出すと、その熱は地面に逃げてしまう。 これを防ぐために、ペンギンは「向流式熱交換」と呼ばれるシステムを利用している。 足元に血液が届く前に、足元へ向かう血管が戻ってくる血管を巻き込みます。 この方法によって、足に向かって流れてきた血液は、体内へ戻ってくる血液に熱を捨てるのです」
ペンギンの足の向流式熱交換システム。 血管が互いに巻き付いて、地面に失われる前に熱を交換する。
以下、SciShow のホストであるハンク・グリーン氏が、この驚くべきプロセスを説明しています。
Other Unique Heat Preserving Techniques
ペンギンが寒さを防ぐために使っている驚くべきプロセスは、逆流する熱交換システムだけではありません。
2013年に発表された研究によると、ペンギンはもう1つのトリックを持っています。 直感に反するように思えますが、この余分なプロセスによって、彼らは厳しい南極の気候に打ち勝つことができます。
羽毛層を外部の気温より低く保つことによって、ペンギンを調査している科学者たちは、鳥が熱を得ることができるユニークな効果を発見したのです。
涼しくなることで熱を得る
ペンギンは断熱性の高い羽毛層によって熱の一部を失う一方で、羽毛を涼しく保つことで熱対流によってわずかながらエネルギーを取り戻すことができました。
Smithsonian Magazineでは、「冷たい南極の空気が彼らの体の周りを循環するとき、わずかに暖かい空気が羽毛に接触して微量の熱をペンギンに戻し、その後わずかに冷たい温度で循環する」と説明されています。”
ペンギンの群れの熱画像から、驚くべき発見がありました。”
その結果を調べたところ、ペンギンの羽は気温より数度低いままであることがわかりました。”
測定時の外気温は約-17度でした。 しかし、ペンギンの頭、胸、背中の羽毛はそれぞれ-19℃、-22℃、-23℃でした。
コンピュータによるシミュレーションでは、熱対流によって熱が戻ってきたことが確認されました。
結果はわずかでしたが、ペンギンが-40℃以下で暮らす南極では、1度でも高く評価されます。
皇帝ペンギンは本当に驚くべき種です。 そのユニークな適応力により、何世代ものペンギンが最悪の状況下でも寒さを凌ぐことができるようになったのです。 この種は、餌場まで100キロ以上歩き、世界で最も厳しい気象条件を生き抜かなければならない、厳しい生活を送っています。 しかし、彼らの驚異的な足とユニークな羽は、母なる自然に阻まれたことがありません。 バイオミミックリー：最も誠実なお世辞
Written by Maverick Baker