即便裹著厚厚的羽絨服,數九寒冬出門,依然能夠感到凜冽的寒風如刀割般削過面頰,在這樣的季節里,北方已經很少能夠見到動物的身影,但有一類動物例外,就是鳥類。
鳥類不怕冷,這既不是什么新鮮事,也不是什么秘密,鳥類的羽毛能夠鎖住空氣,具有很好的保溫效果,這與人類穿著羽絨服保暖是同一原理,但問題在于鳥類的腿上并沒有羽毛,為什么也不怕冷呢?而且即便是在零下十幾度的日子里,它們的腳也不會凍傷,這又是什么原因呢?
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在北方的冬季,鳥兒站在冰雪上的情形,時常都能看到,但從來也沒有鳥因此而被凍傷,這是因為鳥類腳部的組織結構比較特殊。
鳥類的腳上幾乎沒有肌肉,這也就意味著鳥腿上沒有過多的水分,其主要由骨骼和肌腱構成,這樣的結構使得鳥腿的導熱性極差,溫度不容易喪失,抗凍能力自然也就得到了提升,即便鳥腿部的溫度接近冰點,也不會出現如人類一般的凍傷。有生物學家進行過測試,大多數情況下,北方冬季鳥腳部的表面溫度可以維持在5℃左右。
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另一方面,鳥腿部的神經末梢分布極少,所以也不會因為寒冷而感覺難受。
話說回來,鳥腿雖然不怕冷,也不會凍傷,但寒冷終究會通過光禿禿的鳥腿傳導到鳥的全身,為什么鳥也不怕呢?這就好比我們人類,即便身上裹著厚厚的羽絨服,但如果腳光在外面,用不了多時,寒冷就會傳遍全身,身上穿得再暖和,還是會覺得越來越冷。這并不是錯覺,因為身體內部的熱量會通過血液不斷流經腳部,通過腳散發到身體之外,于是身體的熱量越來越少,人也就越來越冷。
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而鳥之所以不怕,是因為鳥類有著一套特別的生理結構,我們稱之為“逆流熱交換系統”。
這套系統的關鍵就在于鳥腿部的血管布局方式,簡單來說就是流向腳部的動脈血和從腳部回流的靜脈血并排而行,方向相反。這種結構的精妙之處在于,滿含熱量的動脈血在還沒有到達寒冷的腳步之前,就先把自己的熱量傳遞給了靜脈血,這樣一來,動脈血在到達腳部時,溫度就已經下降了不少,與腿外部低溫空氣更加接近,熱量的流失就會減少。
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而另一方面,回流的靜脈血被動脈血重新加熱,進入身體時已經有了一定的溫度,更有利于維持身體核心體溫的穩定。
這是一套精妙的熱量回收系統,有效地避免了腳部與體外寒冷環境之間的劇烈溫差,從而極大地降低了熱傳導的速度。在自然界之中,擁有這套逆流熱交換系統的動物并不只有鳥類,少數哺乳動物也擁有類似的系統,比如北極狐和海豹,但終究比較罕見,而這套系統在鳥類家族中可以說是一種基本的配置,絕大多數的鳥類,特別是水禽,幾乎全都擁有這套系統。
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當然了,這套系統也不是萬能的,有的時候天氣實在是太過寒冷了,鳥類也會采取一些御寒保暖的措施。
有的時候,一些鳥會將自己的一只腳收進羽毛之中保暖,僅用一只腳來支撐身體,過一段時間再進行交換,這是鳥類最為常見的一種節能抗寒策略。還有一些鳥類會在寒風掠過時將身體壓低,使腹部的羽毛能夠完全覆蓋雙腳,最大限度減少腳部與寒冷空氣的接觸面積。不同鳥類的御寒方式雖然有所區別,但核心原理都是一樣的,那就是設法減少熱量的損耗。
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