I pinguini sono spesso ricercati come gli adorabili imperatori dell’Antartico che indossano lo smoking. Anche se ci sono 17 specie diverse, forse la più celebre non è altro che il pinguino imperatore. Gli uccelli senza volo sono famosi per la loro notevole capacità di sopravvivere a temperature ben al di sotto dei -40 gradi Celsius. Stanno costantemente in piedi sul ghiaccio tutto il giorno, il che fa sorgere la domanda: perché i piedi dei pinguini non si congelano?
Nell’Antartico fa piuttosto freddo. Per sopravvivere alle temperature sotto lo zero, i pinguini hanno adattato una tecnica unica per evitare che i loro piedi si congelino.
La soluzione geniale per evitare che i piedi dei pinguini si congelino
I pinguini imperatore passano tutta la loro vita a combattere contro le temperature gelide dell’Antartide. Proprio come qualsiasi altro animale a sangue caldo, producono il proprio calore metabolizzando gli alimenti.
Tuttavia, nell’Antartico, i pinguini devono usare altre strategie innovative per evitare il congelamento delle loro estremità. Uno strato isolante di piumaggio (uno spesso rivestimento di piume) all’esterno, e sotto, un altro strato di grasso proteggono il corpo del pinguino dal freddo.
Anche se, il grasso e le piume sono inesistenti sui piedi dei pinguini. Per mantenerli caldi, fanno uso di una tecnica evolutiva unica.
La magia dietro il mantenimento del corpo di un pinguino caldo si basa sulla loro notevole capacità di mantenere i piedi appena sopra la temperatura di congelamento. I loro muscoli sono annidati nei loro corpi per proteggerli dal freddo. Lunghi e forti tendini si estendono fino ai loro piedi per controllare il movimento. I loro tendini sono spessi e non sono così facilmente colpiti dal freddo.
Tuttavia, pompare sangue caldo attraverso i loro piedi causerebbe l’irradiazione del calore nel terreno. Per evitare questo, i pinguini fanno uso di un sistema noto come scambio di calore in controcorrente. Prima che il sangue caldo raggiunga i loro piedi, i vasi sanguigni che viaggiano verso i piedi avvolgono i vasi che risalgono. Usando questo metodo, il sangue che scorre verso i loro piedi scarica il calore nel sangue che rifluisce nei loro corpi.
Sistema di scambio termico controcorrente dei piedi dei pinguini: I vasi si avvolgono l’un l’altro per scambiare il calore prima che venga perso al suolo.
In basso, Hank Green, un ospite di SciShow spiega il notevole processo.
Altre tecniche uniche di conservazione del calore
L’incredibile sistema di scambio di calore controcorrente che i pinguini utilizzano non è l’unico processo notevole che i pinguini usano per tenere a bada il freddo.
Secondo uno studio pubblicato nel 2013, i pinguini hanno un altro asso nella manica.
Lo studio riporta che i pinguini imperatore mantengono una temperatura superficiale del corpo inferiore a quella dell’aria che li circonda. Anche se sembra controintuitivo, questo processo in più permette loro di superare il duro clima antartico.
Mantenendo il loro strato di piumaggio più fresco delle temperature dell’aria esterna, gli scienziati che indagano i pinguini hanno scoperto un effetto unico che permette agli uccelli di guadagnare calore.
Ricuperare calore raffreddandosi
Mentre i pinguini perdono parte del loro calore attraverso il loro strato di piumaggio isolante, mantenere le loro piume più fredde permette loro di guadagnare una leggera quantità di energia indietro attraverso la convezione termica.
La convezione termica è il processo di trasferimento del calore attraverso il movimento dei fluidi. Il processo funziona assorbendo parte del calore dalle raffiche d’aria periodicamente più calde, mentre impedisce all’aria di assorbire il calore dai loro corpi.
Smithsonian Magazine descrive,
“Mentre l’aria fredda antartica circola intorno ai loro corpi, l’aria leggermente più calda entra in contatto con il piumaggio e dona piccole quantità di calore ai pinguini, poi si allontana a una temperatura leggermente più fredda.”
L’imaging termico di uno stormo di pinguini ha rivelato gli incredibili risultati.
Dopo aver esaminato i risultati, i ricercatori hanno scoperto che il piumaggio dei pinguini rimane alcuni gradi più freddo della temperatura dell’aria.
Al momento della misurazione, la temperatura esterna era di circa -17 gradi Celsius. Il piumaggio dei pinguini sulla testa, sul petto e sulla schiena, tuttavia, era rispettivamente a -19, -22 e -23 gradi Celsius.
Le simulazioni al computer hanno confermato che parte del calore è stato recuperato attraverso correnti termiche convettive.
Anche se i risultati sono stati minimi, nell’Antartico, dove i pinguini vivono a temperature inferiori a -40, ogni grado conta.
I pinguini imperatore sono davvero una specie straordinaria. I loro adattamenti unici hanno permesso a generazioni di pinguini di superare il freddo anche nelle condizioni peggiori. Questa specie vive una vita impegnativa: camminano per più di 100 km per raggiungere le loro zone di alimentazione e devono sopravvivere alle condizioni climatiche più dure del mondo. Tuttavia, le loro incredibili zampe e il loro piumaggio unico non sono ancora stati ostacolati da Madre Natura.
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Scritto da Maverick Baker