Pingviner betraktas ofta som Antarktis förtjusande kejsare med smoking. Även om det finns 17 olika arter är den kanske mest berömda ingen annan än kejsarpingvinen. De flyglösa fåglarna är kända för sin anmärkningsvärda förmåga att överleva temperaturer långt under -40 grader Celsius. De står ständigt på is hela dagen, vilket väcker frågan, varför fryser inte pingvinernas fötter?
I Antarktis blir det ganska kyligt. För att överleva minusgrader har pingvinerna anpassat en unik teknik för att förhindra att deras fötter fryser.
Den geniala lösningen för att förhindra att pingvinernas fötter fryser
Kungpingviner tillbringar hela sitt liv med att kämpa mot de kyliga temperaturerna i Antarktis. Precis som alla andra varmblodiga djur producerar de sin egen värme genom att omsätta mat.
I Antarktis måste pingvinerna dock använda andra innovativa strategier för att hålla sina extremiteter från att frysa. Ett isolerande lager fjäderdräkt (ett tjockt lager fjädrar) på utsidan och ett annat lager späck på undersidan skyddar pingvinens kropp från kylan.
Men fett och fjädrar finns inte på pingvinens fötter. För att hålla dem varma använder de sig av en unik evolutionär teknik.
Maginalen bakom att hålla en pingvins kropp varm bygger på deras anmärkningsvärda förmåga att hålla fötterna strax över fryspunkten. Deras muskler är inbäddade i kroppen och skyddar dem från kylan. Långa och starka senor sträcker sig ner till deras fötter för att kontrollera rörelsen. Deras senor är tjocka och påverkas inte lika lätt av kylan.
Hursomhelst skulle pumpning av varmt blod genom deras fötter leda till att värmen strålar bort till marken. För att förhindra detta använder sig pingvinerna av ett system som kallas motströmsvärmeväxling. Innan det varma blodet når deras fötter, lindar sig blodkärlen som färdas till fötterna runt de kärl som kommer tillbaka upp. Med hjälp av denna metod släpper blodet som strömmar mot deras fötter ut värmen i det blod som strömmar tillbaka in i kroppen.
Pingviners fötter motströmsvärmeväxlingssystem: Kärl slingrar sig runt varandra för att utbyta värme innan den går förlorad till marken.
Nedan förklarar Hank Green, värd för SciShow, den anmärkningsvärda processen.
Andra unika tekniker för att bevara värmen
Det otroliga motströmsvärmeutbytessystemet som pingviner använder sig av är inte den enda anmärkningsvärda processen som pingviner använder sig av för att hålla kylan på avstånd.
Enligt en studie som publicerades 2013 har pingviner ett annat trick i rockärmen.
Studien rapporterar att kejsarpingviner upprätthåller en kroppsyta som är lägre än lufttemperaturen runt omkring dem. Även om det verkar kontraintuitivt gör denna extra process att de klarar sig bäst i det hårda antarktiska klimatet.
Då de forskare som undersökte pingvinerna upptäckte en unik effekt som gör det möjligt för fåglarna att vinna värme genom att hålla sitt fjäderdräktslager svalare än den yttre lufttemperaturen.
Genom att få värme genom att bli sval
Om pingvinerna förlorar en del av sin värme genom sitt isolerande fjäderdräktskikt, gör det att hålla fjädrarna svalare att de kan få tillbaka en liten mängd energi genom termisk konvektion.
Termisk konvektion är en process där värme överförs genom rörelser av vätskor. Processen fungerar genom att absorbera en del av värmen från periodvis varmare luftstötar samtidigt som den förhindrar att luften absorberar värme från deras kroppar.
Smithsonian Magazine beskriver,
”När den kalla antarktiska luften cirkulerar runt deras kroppar kommer något varmare luft i kontakt med fjäderdräkten och donerar små mängder värme tillbaka till pingvinerna, för att sedan cykla iväg med en något kallare temperatur.”
Thermisk avbildning av en flock pingviner avslöjade de otroliga fynden.
Efter att ha undersökt resultaten upptäckte forskarna att pingvinernas fjäderdräkt förblir några grader kallare än lufttemperaturen.
Vid mättillfället var temperaturen utomhus cirka -17 grader Celsius. Pingvinernas fjäderdräkt på huvudet, bröstet och ryggen var dock -19, -22 respektive -23 grader Celsius.
Datorsimuleringar bekräftade att en del av värmen återfanns genom termiska konvektionsströmmar.
Även om resultaten var minimala, räknas varje grad i Antarktis, där pingvinerna lever i temperaturer på under -40 grader.
Kungpingvinerna är verkligen en anmärkningsvärd art. Deras unika anpassningar har gjort det möjligt för generationer av pingviner att klara kylan även under de värsta förhållandena. Arten lever ett krävande liv; de går över 100 km till sina födosöksområden och måste överleva världens hårdaste väderförhållanden. Deras otroliga fötter och unika fjäderdräkt har dock ännu inte hindrats av Moder Natur.
Se också: Biomimicry: The Sincerest Form of Flattery
Skrivet av Maverick Baker