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企鹅从冰下冲上冰面腹部着地为什么不会震伤内脏

来源:网络 作者:佚名 时间:04-10 手机版

相当于人类的屁股着地,脂肪在腹部,而且企鹅皮有弹性和韧性,类似于气垫,主要生活在南半球,属于企鹅目,企鹅科,特征为不能飞翔,脚生于身体最下部,故呈直立姿势;趾间有蹼,跖行性,前肢成鳍状,羽毛短,以减少摩擦和湍流,羽毛间存留一层空气,用以保温,因此企鹅从冰下冲上冰面,腹部着地不会震伤内脏。

企鹅为什么不会被冻伤,它们有哪些特殊的结构抵御严寒?

企鹅为什么不会被冻伤,它们有哪些特殊的结构抵御严寒吗?是的,随着物种进化,企鹅进化出了属于自己的抵御严寒的方式。

首先,企鹅是流线型的,是椭球体,可以尽量减少寒风的侵蚀面积。这样的身体构造可以尽最大可能减少和风的接触面,让寒风可以从身上划走。这样的形状也让企鹅可以在水中游泳速度很快,减少水的阻力。

其次,企鹅表面有一层羽毛,羽毛下面还有一层密密的绒毛。羽毛保温防水防风大家都知道,就像羽绒服一样;而这绒毛就相当于企鹅穿在里面的保暖内衣,贴身保暖,防止体温散发。短小的脚和腿可以轻易缩进身子下面,用羽毛覆盖住。况且企鹅是群居动物,大家一般都挤在一起,防风保暖,互相温暖。

而且,企鹅拥有着厚厚的脂肪层,脂肪才是保暖的佳品。企鹅的腹部脂肪层很厚,可以给身体提供源源不断的热量。当企鹅孵化企鹅卵时,雄性企鹅一般不吃不喝好几个月,都是靠体内厚厚的脂肪层来提供生存所需营养的。不仅腹部,企鹅全身都是很厚的脂肪,这一点看企鹅的体型就很明显了,这是它赖以生存的最后法宝。

另外,企鹅的新陈代谢率很低,一般生活条件下它可以把消耗降到最低来保证最少的脂肪的囤积。长达几个月的孵化,再多的能力也不够用;赶上食物不足的季节,企鹅也得保证生存。所以,企鹅平时不喜动,同时会把新陈代谢率调到最低,从而保证自己几个月不吃不喝也能正常活着。

由此可见,企鹅是从上到下,从里到外都在适应极地的寒冷环境,这是自然选择的结果,是进化的结果。人类也从企鹅身上学到了很多御寒的本领。

企鹅在冰上行走为什么不会摔倒?

因为企鹅脚掌有一层细小的绒毛和褶皱,可以增加摩擦力,并且能依靠尾巴和翅膀维持平衡。

企鹅的赤脚为什么不会被冻僵:

企鹅并非不怕冻脚,但它有多种方法避免自己的脚冻僵。首先,企鹅会时不时地把身子降下来,让腹部的羽毛盖住脚爪,使它暖和。其次,企鹅脚部的动脉和静脉是紧贴在一起的。这样一来,企鹅的脚就能更高效地利用血液带来的热量。最后,如果环境实在是太冷,企鹅会扩张脚部动脉,加大流动的血量,来给脚带来足够的热量。

企鹅是在南极。全世界的企鹅共有18种,大多数都分布在南半球。主要生活在南半球,属于企鹅目,企鹅科。企鹅是一种不会飞的鸟类,冰雪覆盖的南极便是企鹅主要的生存繁衍之地。企鹅也是现生最不怕冷的鸟类。它全身羽毛密布,并且皮下脂肪厚达二至三公分,它在摄氏零下六十度的冰天雪地中,仍然能够自在生活。

企鹅是一种最古老的游禽,它很可能穿上冰甲之前,就已经在南极安家落户。南极陆地多,海面宽,丰富的海洋浮游盐腺可以排泄多余的盐分。企鹅双眼由于有平坦的眼角膜,所以可在水底及水面看东西。双眼可以把影像传至脑部作作望远集成使之产生望远作用。

企鹅是一种鸟类,企鹅没有牙齿。企鹅的舌头以及上颚有倒刺,以适应吞食鱼虾等食物,但是这并不是他们的牙齿。

企鹅的性情敢厚、大方,十分逗人。尽管企鹅的外表气度不凡,显得有点高傲,其至盛气凌人,但是,当人们靠近它们时,它们并不望人而逃,有时好像若无其事,有时好像羞羞答答,不知所措,有时又东张西望,交头接耳,叽叽喳喳。那种敢厚并带有几分傻劲的神态,真是惹人发笑,也许,它们很少见到人,是一种好奇的心理使然吧。

企鹅的脚有何特别,为何在冰面上不会被冻伤呢?

南极大概是世界上平均温度最低的地方,现在这个季节南极的部分区域仍是极昼,然而在南极的边缘地带温度也还是在零下20℃左右。

尽管如此寒冷那里却生活着地球上最大的生物种群之一——企鹅。因为南极少有人出没,企鹅也没有遭受过人类的大范围捕猎,所以它们见到人并不会害怕,甚至会因为好奇追着人跑,不过由于企鹅习性的关系,它们浑身的羽毛都很臭。

有朋友说起企鹅,总觉得很奇怪,人大冬天光着脚走在雪上,不到半个小时就会冻的脚疼,而企鹅能生活在南极也就罢了,可为什么它们不怕冻脚丫子?

今天本人试着从企鹅的分布范围、南极的气温分布、企鹅的身体构造等方面为大家解释为什么企鹅不怕冻坏脚丫子。

企鹅的分布

提到企鹅大概很多人想到的都是南极,那里的确生活着种群最大的企鹅,大多数种类的企鹅都在那里分布,但是全世界的企鹅共18个种类,并不全部在南极生存。

企鹅分布

非洲南部、南美南部、澳大利亚南部以及新西兰也有企鹅分布,由于这些地方的位置接近南极,在冬季的时候也相当寒冷,而且由于海洋寒流的作用,这些地区在夏季依然有较为冰凉的海水;甚至在处于热带的还有主要分布在加拉帕戈斯群岛的加拉帕戈斯企鹅,也是得益于海洋寒流的影响,而且这类企鹅已经适应了较为温暖的环境,羽毛不像南极企鹅那样浓密,如果把它们带到南极,它们反而不能适应,在夏季温度较高的时候多在水中活动。

非洲企鹅

上图就是世界范围内企鹅的分布图,我们可以看到南极的企鹅也多分布在海岸线上,毕竟南极是靠捕食海洋中的鱼虾生存,在这些地方,总共生活着大约1.2亿只企鹅,而南极毫无疑问企鹅最多,总数量也接近1亿。

南极的气温

南极是全球陆地平均温度最低的地方,不同于北极,南极是一个规模庞大的大陆,总面积约1400万平方公里,由于陆地是比热比水低的岩石构成,使得南极大陆难以保存热量;且大多数的面积位于南极圈内的极高纬度地区,纬度高则终年无阳光直射气候寒冷,由于地球的自转和公转的影响,大部分区域半年极昼半年极夜;再加上南极冰盖能够反射大量的阳光,这就造成了南极的极低气温。俄罗斯的科研团队曾在接近极点的南极大陆中央区域测得-90℃以下的极端低温。

然而问题是南极大陆有广泛的海岸线,在海岸线附近,由于海风的吹拂,可以给南极大陆带来一定热量,使得南极的气温也是有高有低,夏季在南极圈附近,最高温度可以达到只有-10℃左右,人类能够在那里生存,所以很多南极科考站都建设在南极圈附近。只有少部分面积位于南极圈之外气温稍高,前不久科学家在南极圈外的西摩岛测到了历史最高的20多摄氏度的气温。

企鹅的抗寒秘诀

结合这些图我们可以发现,企鹅并不是那么傻地生存在最为寒冷的南极大陆中央地,而是生活在更为温暖的海岸线上,饶是如此最耐寒的企鹅依然能适应-60℃的低温环境,但却没有生存于-100℃温度环境中的企鹅,那样的低温中它们也会冻死,而寒冷是造成幼年企鹅成活率很低的原因。

企鹅属于一种不会飞的鸟类,所以不同于哺乳动物的毛发,企鹅全身长着厚实的羽毛,在它们的尾巴底部分布着特殊的腺体能够分泌油脂,它们会把油脂涂抹在羽毛表面,使羽毛有很好的防水特性,能保证它们在出水后身上迅速变干;而羽毛的表面也分布着很多非常细小的微孔,类似于羽绒服,这些微孔可以储存一些空气,而空气是最好的隔热材料之一,能减缓企鹅身体热量的损失;皮下聚集着肥厚的脂肪,而脂肪导热性也差,再次加强了企鹅的抗寒能力。

而他们的腿脚另有玄机。企鹅腿部中的动脉血管和静脉并行,动脉血在流经脚底板后变冷,静脉回流的时候和动脉血发生热传递,将腿部中的动脉血散失的热量回收一部分,避免失热过多,这也使企鹅的脚保持着较低的温度,不会有幅度比较大的温度变化,这使得它们的脚底板散热较少,血管的剧烈变化较少;

而企鹅的血红蛋白构造和人类也不一样,血红蛋白和氧气的结合时是放热的反应,而释放氧气的时候却是吸热的过程,而企鹅的血红蛋白释放氧气时对热量的吸收较少,而血液会流经脚底板参与组织的代谢活动,这也使得企鹅在较冷的环境中能够较好地保证脚的温度,避免过多地散热而被冻伤。

南极最低可达负100℃,企鹅的脚为什么不会被冻伤?

南极最低气温低到-100℃的地方位于南极大陆中央区域,而企鹅主要生活在南极海岸线上,并不会直接面对-100℃极低气温,顶多零下几十度,不过企鹅的脚丫子确实耐冻。

南极是一片大陆,总面积1400万平方公里,冬季大陆和海洋受热差别很大,陆地可以将更多的热辐射会太空,加上南极大陆的绝大多数陆地处于南极圈之中,而南极大陆平均海拔2350米,所以南极的气温比北极低得多,北极是覆盖在海洋上的冰层,海水的流动可以将更多的热量带来。

但说南极气温低其实也分区域,在陆地中心的位置由于南极山脉冰层等影响,会阻挡从海洋来的更温暖一些的气流,所以中心区域更冷,俄罗斯的气象站曾经在南极中央区域测得-89℃左右的气温,而根据气象卫星的分析,南极最低温可以达到-100℃,不过也只是中央区域的一些地方,并不是整个南极大陆。

企鹅是主要生存于南极的物种,漫长的岁月中环境选择使得企鹅很抗冻,但并没有题主说的那么邪乎、能抵抗-100℃的低温,企鹅以鱼类为食物,所以它们生存的地方更多的是接近海洋的陆地区域,由于接近海洋就相对更温暖一些且食物充足,甚至有极少数企鹅生活在赤道几内亚的热带海洋的寒流区域内,生存环境的温度比南极高几十℃。不过多数企鹅确实耐寒。

企鹅的耐寒有多种影响因素,首先是它们的皮毛,企鹅羽毛密实就连水也比较难通透,羽毛可以撑起一层空气,而空气却是很好的隔热材料,我们的羽绒服就是通过羽毛或者棉花保留空气才有那么好的保暖效果;然后是脂肪,企鹅在冬季来临前会疯狂,多余的能量都被储存在脂肪中,脂肪的导热性也比较差,这两种因素可以保证流向企鹅脚底板血液的温暖。

这两个因素保证企鹅身体大部分的温暖,而企鹅的脚的血管构造也稍有区别,本身脚底板对缺血的适应性就好一些,腿脚中的动脉血管和静脉血管并排分布,动脉血在经过脚底板给脚底供能供热之后返流的途中又送并行的动脉血管中回收了部分热,使身体的热量不至于过分地损失,而企鹅的肚子也大,往下一蹲皮毛盖着脚,再次保暖。

南极最低可达-100℃,什么导致的?企鹅的脚,为什么不会被冻伤?

地球最冷的地方就是南极和北极了,哪里要更冷一些呢?

地球上已知的极端低温,是在南极地区测得的,而且温度下限也常有刷新

1983年 ,俄罗斯一个气象站在南极测得的最低温为 -89°C 。

2010年8月 ,美国的南极地区测得的极端低温为 -93.2℃ 。

NOAA极地运行环境卫星的数据,其中有近100个观测点出现过 -98°C 的低温,在南极洲的东南部高原上甚至出现过 -100℃ 的极端低温。

北极地区的极端低温是多少呢?

气象学家们在北冰洋极点附近漂流站上,测到的最低气温是 -59℃ 。

俄罗斯气象站在西伯利亚维尔霍杨斯克,曾记录到 -70℃ 的最低温度。

美国气象站在阿拉斯加的普罗斯佩克特地区,也曾记录到 -62℃ 的气温,不过已知北极地区 最低温度,是俄罗斯奥伊匹亚康 创记录的 -71℃ 。

显然,北极地区的最低温度比南极要高得多

同是地球的两极,为什么北极地区的气温更高呢?归纳起来主要有以下三个原因:

1.北极地区是海洋,南极地区是陆地高原

青藏高原的平均温度,要比同纬度的长江中下游平原低得多。 南极地区是高原,平均海拔高达3700米 ,单从高度上来说,温度就会比北极低很多。

2.北冰洋每年的结冰现象会放热,南极不会

到了夏季,北冰洋的大部分海冰会融化,到了冬季又会结成冰盖,我们都知道水在 结冰的时候是会释放大量的热能的 。

但是南极地区的冰盖却是常年不会融化,内陆高原地区不存在每年冰化成水再结冰的现象,因此北极地区冬季的温度也要比男冬季的南极更高一些了。

3.洋流的影响

受到北大西洋暖流的影响,带来大量较为温暖的海水,这些海水释放的热能也会增加北极地区的温度。

暖流的到来也使得北极地区的冷水流出 ,形成一些流向热带的寒流,这种海水的交换现象也是北极温度较高的一个原因。

南极,大都是大陆,不可能存在暖流到来和海水交换现象

还有地形和对阳光的吸收方面的一些原因,但都不如上面三个原因的作用更大。

如此低温,企鹅的脚为什么不会被冻伤 --- 逆流热交换系统

厚厚的脂肪和羽毛,可以抵抗南极的严寒,但露在外面的脚掌却没有羽绒保护!

不过,企鹅还是可以通过调节流向脚掌的血流量,来使得脚掌温度始终保持在冰点以上1~2度,这样既不容易冻伤,也不会流失太多热量,神奇啊!

南极的企鹅在冬季长时间踩在冰雪上,它们的脚为什么不会冻坏?

企鹅,同其他生活在寒冷地区的鸟类一样,都已经适应了寒冷的气候,能够尽可能少地散失热量, 保持自己身体主要部分温度在40℃左右 。

但是它们的脚却很难保暖 ,因为脚上既不长羽毛,也没有鲸脂一类脂肪的防护,而且还有相对来说很大的面积(寒带地区的哺乳动物也是如此,比如说北极熊)。

于是,企鹅通过两种机制来防止脚被冻坏 。

一种机制,是通过改变向双脚提供血液的动脉血管的直径来调节脚内的血液流量。当寒冷时,减少脚部的血液流量;当比较温暖时,增加血液流量。

其实我们人类也有类似的机制,所以我们的手和脚在我们感到冷时会变得苍白;当觉得暖和时,则变得红润。这样一种调节机制极其复杂,由脑部的下丘脑控制,需要神经系统和各种激素的参与。

此外,企鹅在其双脚的上层还有一种“逆流热交换系统” 。

向脚提供温暖血液的动脉血管分布为许多的小动脉血管,同时,在脚部变冷的血液又通过与这许多动脉小血管紧挨在一起的数目相同的静脉小血管流回。这样,动脉小血管内温暖血液的热量,就传递给了与之紧贴的静脉小血管内的逆流冷血,结果,真正带到脚部的热量其实是很少的。

在冬季,企鹅脚部的温度,仅保持在冰点温度以上1~2℃,这样就最大限度地减少了热量散失,同时也防止了脚被冻伤 。

鸭子和鹅的脚也有类似的结构 ,但是,若把它们圈在温暖的室内饲养,过几个星期再把它们放回冰天雪地里,那么它们双脚贴地的一面就会被冻坏。这是因为它们的生理活动已经适应了温暖的环境,通向脚部的血流实际上已经被切断,此时再回到寒冷环境,脚部的温度就会下降到冰点以下。

氧与生物体内的血红蛋白结合,通常是一种强烈的放热反应 。一个血红蛋白分子吸收和添加氧原子,要释放出大量的热量(DH)。

在相反的逆反应中,当血红蛋白分子释放出氧原子时,通常会吸收同等数量的热量。然而,氧化反应和脱氧反应发生在生物体的不同部分,也就是说发生两种反应所在的分子环境不同(比如说酸度不同),整个过程的结果,则是热量的散失或增加。

这DH的实际数值,可以因物种的不同相差很大 。具体到南极企鹅的情形,在包括脚在内的外围冷组织中,DH值要比人类小得多。

这就带来两个好处。

首先 ,在进行脱氧反应时,企鹅的血红蛋白所吸收的热量大为减少,于是,它的双脚就不容易冻坏。

第二个好处 ,来自热力学定律。根据热力学定律,任何一种可逆反应,包括血红蛋白的氧化反应和脱氧反应,较低的温度有利于进行放热反应,而不利于反方向进行的吸热反应。

因此,在低温下,对于大多数物种,都是吸收氧的反应进行得比较激烈,而不容易进行释放氧的反应。一个物种所具有的DH如果相对来说不高不低正合适,那么这就意味着,在冷组织中血红蛋白对氧的亲和力不会变高到使氧无法从血红蛋白脱离出来。

DH因物种而异还带来一个非常有意思的结果 ,在某些南极的鱼类中,即使是氧脱离出来,实际上也是在释放热量。

金枪鱼就是一个极端例子。在氧从血红蛋白脱离出来时居然会释放出大量的热量,以至于可以使金枪鱼的体温保持在 比环境温度高出17℃ 。

原来,并非所有鱼类都是冷血动物!

在动物中也有相反的例子,必须要减少由于代谢过于旺盛释放的热量。

那种具有迁徙特性的水鸡(又叫“秧鸡”),它的血红蛋白氧化时释放的DH比温驯的鸽子要高很多。因此,水鸡进行长距离飞行时,当血红蛋白分子释放出氧原子时会吸收大量热量,体温也不会太高。

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