Pinguïns worden vaak gezien als de schattige smoking-dragende keizers van Antarctica. Hoewel er 17 verschillende soorten zijn, is de meest gevierde misschien wel de keizerspinguïn. De loopvogels staan bekend om hun opmerkelijke vermogen om temperaturen ver onder -40 graden Celsius te overleven. Ze staan de hele dag op het ijs, wat de vraag doet rijzen, waarom de voeten van pinguïns niet bevriezen?
Op Antarctica wordt het behoorlijk koud. Om de temperaturen onder nul te overleven, hebben pinguïns een unieke techniek ontwikkeld om hun voeten niet te laten bevriezen.
De ingenieuze oplossing om de voeten van pinguïns niet te laten bevriezen
Kleizerspinguïns vechten hun hele leven tegen de ijzige temperaturen op Antarctica. Net als andere warmbloedige dieren maken ze hun eigen warmte door voedsel te verteren.
Op Antarctica moeten pinguïns echter andere, innovatieve strategieën gebruiken om te voorkomen dat hun ledematen bevriezen. Een isolerende laag verenkleed (een dikke laag veren) aan de buitenkant, en daaronder, een andere laag spek beschermen het lichaam van een pinguïn tegen de koude.
Het vet en de veren zijn echter niet aanwezig op de voeten van een pinguïn. Om ze warm te houden, maken ze gebruik van een unieke evolutionaire techniek.
De magie achter het warm houden van het lichaam van een pinguïn berust op hun opmerkelijk vermogen om hun voeten net boven het vriespunt te houden. Hun spieren zijn in hun lichaam genesteld en beschermen hen tegen de koude. Lange en sterke pezen reiken tot aan hun voeten om de beweging te controleren. Hun pezen zijn dik en worden niet zo gemakkelijk door de kou aangetast.
Het pompen van warm bloed door hun voeten zou er echter toe leiden dat de warmte wegstraalt naar de grond. Om dit te voorkomen, maken pinguïns gebruik van een systeem dat bekend staat als de tegenstroom warmte-uitwisseling. Voordat het warme bloed hun voeten bereikt, wikkelen de bloedvaten die naar de voeten gaan zich om de bloedvaten die terug naar boven gaan. Op deze manier dumpt het bloed dat naar hun voeten stroomt de warmte in het bloed dat terug naar hun lichaam stroomt.
Het tegenstroomwarmte-uitwisselingssysteem van de voeten van pinguïns: Vaten wikkelen zich om elkaar heen om warmte uit te wisselen voordat deze aan de grond wordt afgestaan.
Hieronder legt Hank Green, presentator van SciShow, het opmerkelijke proces uit.
Andere unieke technieken om warmte te bewaren
Het ongelooflijke tegenstroomwarmte-uitwisselingssysteem dat pinguïns gebruiken, is niet het enige opmerkelijke proces dat pinguïns gebruiken om de kou op afstand te houden.
Volgens een studie gepubliceerd in 2013, hebben pinguïns nog een andere truc in hun mouw.
De studie meldt dat keizerspinguïns een lichaamstemperatuur aan de oppervlakte handhaven die lager is dan de luchttemperatuur rondom hen. Hoewel het contra-intuïtief lijkt, stelt dit extra proces hen in staat om het barre Antarctische klimaat te bestrijden.
Door hun verenkleedlaag koeler te houden dan de externe luchttemperaturen, ontdekten de wetenschappers die de pinguïns onderzochten een uniek effect dat de vogels in staat stelt om warmte te winnen.
Warmte winnen door af te koelen
Terwijl pinguïns een deel van hun warmte verliezen door hun isolerende verenkleed, stelt het koeler houden van hun veren hen in staat een kleine hoeveelheid energie terug te winnen door thermische convectie.
Thermische convectie is het proces van warmteoverdracht door de beweging van vloeistoffen. Het proces werkt door het absorberen van een deel van de warmte van periodiek warmere luchtvlagen, terwijl voorkomen wordt dat de lucht warmte van hun lichaam absorbeert.
Smithsonian Magazine beschrijft,
“Terwijl de koude Antarctische lucht rond hun lichaam circuleert, komt lichtjes warmere lucht in contact met het verenkleed en geeft minieme hoeveelheden warmte terug aan de pinguïns, om vervolgens weer weg te circuleren bij een iets koudere temperatuur.”
Thermische beeldvorming van een kudde pinguïns onthulde de ongelooflijke bevindingen.
Na onderzoek van de resultaten ontdekten de onderzoekers dat het verenkleed van de pinguïns enkele graden kouder blijft dan de luchttemperatuur.
Op het ogenblik van de meting was de temperatuur buiten ongeveer -17 graden Celsius. Het verenkleed van de pinguïns op hun kop, borst en rug was echter respectievelijk -19, -22 en -23 graden Celsius.
Computersimulaties bevestigden dat een deel van de warmte teruggewonnen werd door thermische convectiestromen.
Hoewel de resultaten minimaal waren, telt op Antarctica, waar pinguïns leven bij temperaturen lager dan -40, elke graad.
Emperor pinguïns zijn echt een opmerkelijke soort. Hun unieke aanpassingen hebben generaties pinguïns in staat gesteld de koude te trotseren, zelfs in de slechtste omstandigheden. De soort leidt een veeleisend leven; ze lopen meer dan 100 km naar hun voedselgebieden en moeten de meest barre weersomstandigheden ter wereld overleven. Hun ongelooflijke voeten en unieke verenkleed zijn echter nog niet door Moeder Natuur gedwarsboomd.
Zie OOK: Biomimicry: De Oprechtste Vorm Van Vleierij
Geschreven door Maverick Baker