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為什麼極地動物不怕凍傷

發布時間:2023-04-13 11:40:24

Ⅰ 為什麼北極熊不怕冷

首先是它身上覆蓋著厚厚的白毛。經科學家研究發現,北極熊的皮毛不僅僅是依靠厚度來起增加防寒作用的,它的毛呈透明的空心管狀,就好像是精巧的光導纖維,空心結構有利於保溫。毛的顏色並不很白,比周圍的冰雪要「黑」得多,因此,能夠吸收高能量的紫外線,既能有效地保持體內熱量不易散發,又能充分利用極地陽光的能量,增加自身的體溫。
其次,它的皮下脂肪很厚,竟達到10多孫世穗厘米厚,就像穿了一件大棉襖,所以能夠耐寒。它則卜的食物以極富脂肪的海豹、海豚、幼鯨等動物為返殲主。北極熊的食量又大,自然會使自己變成一個肥胖者,肥胖者當然更能禦寒。
另外,它的腳掌長得又肥又大,而且還有一層很厚的密毛,就像穿了一雙氈靴,自然就不怕冰天雪地。

Ⅱ 極地動物為何不怕冷

地球上的動物品種有100多萬種,但溫血動物只有13000多種,其餘全部是冷血動物,即所謂的變溫動物,包括所有的爬行動物、魚類以及昆蟲等,它們的體溫完全隨著環境溫度的變化而變化。令人驚嘆不已的是,有少數冷血動物,即使在極其寒冷的氣候條件下,幾乎喪失了活動能力,但卻仍能安然生存。例如,魚、昆蟲和蟎之類的冷血動物,雖然品種很少,但在個體數量上,卻大大地超過了其他極地生物,從而為更高級的生物提供了必不可少的食物。 研究表明,溫血動物之所以能保持其體內的溫度,是因為它們的大腦中,有一個敏感的恆溫器,能隨時隨地起著調節體溫的作用。當然,這種調節作用,是需要物質基礎的,那就是食物,動物用以保持其體溫的熱量,主要是消化吃下的食物產生的,一般來說,外界環境的溫度越低,所需要的熱量也就越多,新陳代謝的速度也就越快。 但是,在兩極地區極其惡劣的氣候條件下,只靠吞下食物和提高新陳代謝的速度,還是遠遠不夠的,還必須設法保持體內的熱量不會過多地散失,人類可以依靠厚厚的衣服和呆在室內來保持暖和,而動物卻只能依靠羽毛、絨毛和厚厚的皮下脂肪來絕熱,以及尋找適當的棲息地來逃避風雪,以保持體內的熱量盡量少散發,有些動物乾脆冬眠,或者在寒冷的冬季遷居他地,例如,阿拉斯加或西伯利亞的愛斯基摩狗,長有厚厚的毛皮,其絕熱作用是如此之好,即使在寒冷的冬夜,雪花落到它們身上也不會缺衡搜融化,反而起到擋風的作用,這時它們睡得最為舒適,像是蓋了一層被子,還有些動物,可以依靠抖開軟毛來捕捉空氣,從而獲得暫時的溫暖,或者改變姿勢,例如縮作一團,以此來減少熱攔渣量的散失,在極地的冬夜裡,動物的軟毛還能吸收並且反射肉眼所看不見的紅外線,以便攝取更多的熱量。 更加奇妙的是,某些動物還具有保持雙重體溫的特殊功能,它們可以使身體主要部分保持正常的體溫,而四肢、尾鰭等尖端部分,溫度則可以降低,這樣既能減少身體內熱量的消耗,又能減少身體表面熱量的散失,真是一舉兩得,例如海鷗,其雙腳的溫度只有7℃左右,比身體其他部分的溫度低30多攝氏度,但其腳上的神經系統卻仍能正常工作。而海豹和海豚薄薄的尾葉及鰭狀肢的溫度也很低,使身體內部的溫度與周圍海水的溫度差不多。這些動物的體內,有一種簡單而有效的熱交換系統,通過一種巧妙的設計,來完成這一任務。在這些部位,輸送熱血到肢體的動脈,與回收冷血送回到心臟的靜脈緊緊地纏繞在一起。這樣,熱血便被冷卻,冷血則被加熱,因此就可以使得肢體部分的溫度,經常保持在低溫的狀態下,所需要和所散失的熱量,就會少得很。 但是,要在極地環境里生存下去,只靠抗寒和保溫還是不夠的,對許多動物,特別是那些個體比較大的動物來說,身體內還必須要有這樣的機制,在必要時能把體內多餘的熱量盡快散發出去,例如,企鵝有時候可能會遇到零度以上的溫暖的伏歷天氣,它們就會熱得受不了。而在海洋里時,它們不僅要飛快地游泳,追逐魚蝦,填飽肚皮,有時候還得拚命逃竄,以擺脫海豹和嗜殺鯨的襲擊。這時候,它們身體里就會產生大量的熱量,必須盡快散發出去。北極馴鹿也是如此,在某一時刻,它們可以安安靜靜地進食,而轉眼之間,可能就得疾馳而去,以逃避狼群的進攻,這時候,從馴鹿和狼身上所散發出來的熱量,大約等於平時的20倍,主要就通過它們軟毛稀薄的腹部、耳朵、腿、尾巴以及迅速喘息的舌頭,很快散發到體外。人類也是如此,在做激烈運動時,總會大汗淋漓,氣喘吁吁,就是因為身體內產生出大量熱量的緣故,如果身體里的熱量不能通過出汗和喘氣很快散發出去,就有可能熱得休克過去,甚至倒地而死,一命嗚呼。 使科學家們驚嘆不已的是,許多極地動物,具有既能抵禦嚴寒,又能忍受酷熱的本領。例如,研究人員發現,北極山坡上盛產的金花鼠,以及鼬鼠、狐狸、狼和小北極熊等,都能忍受酷熱,甚至比北美旅鼠等沙漠動物所能忍受的溫度還高20多度。由此可見,這些動物體內,用以調節新陳代謝和血液循環,藉以應付寒冷的那一套精密的控制機制,同樣也能有效地應付酷熱。

Ⅲ 極地動物為什麼不怕冷

極地冰蟲:最不怕冷的動物
冰蟲被稱為地球上唯一凍不死的生物,具有科學家理想中外星生命的特質。科學家認為冰蟲這種罕見的耐寒體質可以證明在外星球上也可能存在像冰蟲一樣的耐寒生物。它們在冰中自由行走,在極地低溫下活躍生存,稍微升溫便化成一團黏稠。《西雅圖時報》2月21日報道,美國生物學家亮陪將聯合美國宇航局和《國家地理雜志》投入巨資研究極地冰蟲,希望據此在探索外星生命的旅程上邁出一大步。

極地冰蟲是少數活躍在極地低溫下的生物之一。極地冰蟲生活在終年積雪的冰川地帶。在美國阿拉斯加、英國哥倫比亞和俄勒岡州靠近極地的冰川區都可以發現它們的身影。它們個頭非常小,在雪地里就像一絲細細的小黑線。

它們可能是世界上最不怕冷的動物。在冰川地區刺骨的寒溫下,其他動物幾乎被凍成冰棒,甚至連細胞都凍得「咯咯」響。然而這種低溫對於極地冰蟲來說卻是最舒適的生活環境。冰蟲不僅抗凍還耐餓。科學家曾把幾只冰蟲放在冰渣飢箱里研究。兩年敬梁蠢過去了,不吃不喝的冰蟲在冷藏室里依然頑強地生存著。

Ⅳ 南極最低可達-100℃,什麼導致的企鵝的腳,為什麼不會被凍傷


地球最冷的地方就是南極和北極了,哪裡要更冷一些呢?



地球上已知的極端低溫,是在南極地區測得的,而且溫度下限也常有刷新

1983年 ,俄羅斯一個氣象站在南極測得的最低溫為 -89°C

2010年8月 ,美國的南極地區測得的極端低溫為 -93.2℃

NOAA極地運行環境衛星的數據,其中有近100個觀測點出現過 -98°C 的低溫,在南極洲的東南部高原上甚至出現過 -100℃ 的極端低溫。



北極地區的極端歲尺握低溫是多少呢?

氣象學家們在北冰洋極點附近漂流站上,測到的最低氣溫是 -59℃

俄羅斯氣象站在西伯利亞維爾霍楊斯克,曾記錄到 -70℃ 的最低溫度。

美國氣象站在阿拉斯加的普羅斯佩克特地區,也曾記錄到 -62℃ 的氣溫,不過已知北極地區 最低溫度,是俄羅斯奧伊匹亞康 創記錄的 -71℃



顯然,北極地區的最低溫度比南極要高得多

同是地球的兩極,為什麼北極地區的氣溫更高呢?歸納起來主要有以下三個原因:

1.北極地區是海洋,南極地區是陸地高原

青藏高原的平均溫度,要比同緯度的長江中下游平原低得多。 南極地區是高原,平均海拔高達3700米 ,單從高度上來說,溫度就會比北極低很多。




2.北冰洋每年的結冰現象會放熱,南極不會

到了夏季,北冰洋的大部分海冰會融化,到了冬季又會結成冰蓋,我們都知道水在 結冰的時候是會釋放大量的熱能的

但是南極地區的冰蓋卻是常年不會融化,內陸高原地區不存在每年冰化成水再結冰的現象,因此北極地區冬季的溫度也要比男冬季的南極更高一些了。




3.洋流的影響

受到北大西洋暖流的影響,帶來大量較為溫暖的海水,這些海水釋放的熱能也會增加北極地區的溫度。

暖流的到來也使得北極地區的冷水流出 ,形成一些流向熱帶的寒流,這種海水的交換現象也是北極溫度較高的一個原因。

南極,大都是大陸,不可能存在暖流到來和海水交換現象





還有地形和對陽光的吸收方面的一些原因,但都不如上面三個原因的作用更大。



如此低溫,企鵝的腳為什麼不會被凍傷 --- 逆流熱交換系統



厚厚的脂肪和羽毛,可以抵抗南極的嚴寒,但露在外面的腳掌卻沒有羽絨保護!


不過,企鵝還是可以通過調節流向腳掌的血流量,來使得腳掌溫度始終保持在冰點以上1~2度,這樣既不容易凍傷,也不會流失太多熱量,神奇啊!


南極的企鵝在冬季長時間踩在冰雪上,它們的腳為什麼不會凍壞?


企鵝,同其他生活在寒冷地區的鳥類一樣,都已經適應了寒冷的氣候,能夠盡可能少地散失熱量, 保持自己身體主要部分溫度在40℃左右



但是它們的腳卻很難保暖 ,因為腳上既不長羽毛,也沒有鯨脂一類脂肪的防護,而且還有相對來說很大的面積(寒帶地區的哺乳動物也是如此,比如說北極熊)。



於是,企鵝通過兩種機制來防止腳被凍壞

一種機制,是通過改變向雙腳提供血液的動脈血管的直徑來調節腳內的血液流量。當寒冷時,減少腳部的血液流量;當比較溫暖時,增加血液流量。



其實我們人類也有類似的機制,所以我們的手和腳在我們感到冷時會變得蒼白;當覺得暖和時,則變得紅潤。這樣一種調節機制極其復雜,由腦部的下丘腦控制,乎慶需要神經系統和各種激素的參與。

此外,企鵝在其雙腳的上層還有一種「逆流熱交換系統」

向腳提供溫暖血液的動脈血管分布為許多的小動脈血管,同時,在腳部變冷的血液又通過與這許多動脈小血管緊挨在一起的數目相同的靜脈小血管流回。這樣,動脈小血管內溫暖血液的熱量,就傳遞給了與之緊貼的靜脈小血管內的逆流冷血,結果,真正帶到腳部的熱量其實是很少的。

在冬季,企鵝腳部的溫度,僅保持在冰點溫度以上1~2℃,困首這樣就最大限度地減少了熱量散失,同時也防止了腳被凍傷

鴨子和鵝的腳也有類似的結構 ,但是,若把它們圈在溫暖的室內飼養,過幾個星期再把它們放回冰天雪地里,那麼它們雙腳貼地的一面就會被凍壞。這是因為它們的生理活動已經適應了溫暖的環境,通向腳部的血流實際上已經被切斷,此時再回到寒冷環境,腳部的溫度就會下降到冰點以下。

氧與生物體內的血紅蛋白結合,通常是一種強烈的放熱反應 。一個血紅蛋白分子吸收和添加氧原子,要釋放出大量的熱量(DH)。

在相反的逆反應中,當血紅蛋白分子釋放出氧原子時,通常會吸收同等數量的熱量。然而,氧化反應和脫氧反應發生在生物體的不同部分,也就是說發生兩種反應所在的分子環境不同(比如說酸度不同),整個過程的結果,則是熱量的散失或增加。

這DH的實際數值,可以因物種的不同相差很大 。具體到南極企鵝的情形,在包括腳在內的外圍冷組織中,DH值要比人類小得多。

這就帶來兩個好處。

首先 ,在進行脫氧反應時,企鵝的血紅蛋白所吸收的熱量大為減少,於是,它的雙腳就不容易凍壞。

第二個好處 ,來自熱力學定律。根據熱力學定律,任何一種可逆反應,包括血紅蛋白的氧化反應和脫氧反應,較低的溫度有利於進行放熱反應,而不利於反方向進行的吸熱反應。

因此,在低溫下,對於大多數物種,都是吸收氧的反應進行得比較激烈,而不容易進行釋放氧的反應。一個物種所具有的DH如果相對來說不高不低正合適,那麼這就意味著,在冷組織中血紅蛋白對氧的親和力不會變高到使氧無法從血紅蛋白脫離出來。

DH因物種而異還帶來一個非常有意思的結果 ,在某些南極的魚類中,即使是氧脫離出來,實際上也是在釋放熱量。

金槍魚就是一個極端例子。在氧從血紅蛋白脫離出來時居然會釋放出大量的熱量,以至於可以使金槍魚的體溫保持在 比環境溫度高出17℃

原來,並非所有魚類都是冷血動物!

在動物中也有相反的例子,必須要減少由於代謝過於旺盛釋放的熱量。

那種具有遷徙特性的水雞(又叫「秧雞」),它的血紅蛋白氧化時釋放的DH比溫馴的鴿子要高很多。因此,水雞進行長距離飛行時,當血紅蛋白分子釋放出氧原子時會吸收大量熱量,體溫也不會太高。

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