版权归原作者所有,如有侵权,请联系我们

反季节营销,穿「羽绒服」的鸟儿们怎么过夏天?

北京科技报社
爱科学 懂科技 有未来,北京科技报出品
收藏

审核专家:罗会仟(中国科学院物理研究所副研究员)
随着炎炎夏日的到来,衣柜里厚重的冬衣早已被轻薄的夏装所取代。当收拾冬衣的时候,不知你有没有过疑惑,为什么羽绒服可以像夏装一样轻,却又那么保暖呢?
羽绒为什么那么保暖?
羽绒不同于羽毛,(用于服装生产的)羽绒生长在雏鸭、雏鹅的体表以及鸭、鹅的正羽根部,呈绒毛状,其羽枝柔软、羽小枝细长;羽毛生长在鸭、鹅的体表,虽然质地很轻,却有一定的韧度,不像羽绒那么柔软。
羽绒的基本构成单位是单根或多根维管束构成的维管束细胞。在这些维管束表面有一层细胞膜,主要由两种具有疏水性能的大分子构成,这样形成的维管束细胞呈卷曲状,所以羽绒里面有着大量的孔隙,这些孔隙可以储存一定量的空气。同时,羽绒纤维结构中的羽丝之间存在斥力,这使得羽丝之间并不是紧贴在一起的,而是保持一定的距离,进一步提高了羽绒储存空气的能力,这就是羽绒保暖的关键。

▲来源|pexels

热量的传递有三种方式,即热传导、热对流以及热辐射。热传导通过相互接触传递热量,比如我们用热水袋捂手。热对流通过流动介质传递热量,比如冬天房子里的暖风空调让整个房间变得温暖。热辐射通过辐射电磁波传递热量,比如人们晒太阳取暖。
因为流动空气容易带走热量,所以相对静止空气的热传导系数低,能够作为热传递的屏障,静止空气越多,隔热保暖效果越好。羽绒的结构使其能够大量地储存空气,因此填充了羽绒的衣服保暖性能极好,而且这种性能会随着充绒量的增加(即蓬松度的增加)不断提升。

▲羽绒越蓬松,越保暖 来源|百度百科

穿着“羽绒服”的鸟儿怎么过夏天?
鸟类都长有羽毛,在羽毛之下体表之上又有羽绒,靠着这些羽毛和羽绒,鸟儿们熬过了一冬又一冬。但是夏天到来的时候,这身羽毛和羽绒却会对体表散热造成阻碍,鸟儿不怕热吗?

▲“含绒量”非常高的金冠戴菊(来源|百度百科)

实际上,大部分鸟儿都不能承受过高的体温,这可能会导致其休克甚至死亡。再加上鸟儿经常处于飞行状态且基础代谢率较高,在同一气温环境下,鸟儿感受到的温度比我们感受到的要更高一些,所以鸟儿确实需要通过一些特殊的方式来帮助自己降温。
在了解鸟儿降温的技巧之前,首先必须明确一个事实:并非所有鸟儿都全身长满羽毛。实际上,全身覆羽的鸟儿只是少数,比如企鹅。企鹅主要生活在南极,考虑到南极酷寒的气候,这里的企鹅并不需要过分担忧是否会在夏天中暑;而生活在其他地区的企鹅比如加拉帕戈斯企鹅,可以“泡”在海水中给自己降温。

▲来源|unsplash

大部分鸟儿的体表分为羽区和裸区,即生长羽毛的区域和不生长羽毛的区域,而裸区正是鸟儿散热的重要通道。气温升高时,鸟儿会抬起羽毛,让裸区暴露在空气中,以散发部分热量。如果气温持续升高,鸟儿会像人类一样,通过扩张毛细血管,增加血流量来释放热量。鸟儿体表的裸区面积比较小,因此鸟儿会更加高效地增加血流量。

▲单鸡冠普通来亨雄鸡的羽区和裸区 来源|《羽毛:自然演化中的奇迹》

有些鸟儿,比如鸥和鹭,能够使自己裸露的腿脚处的血流量增加20倍之多,以便迅速地将热量释放到空气中。还有些鸟儿在飞行过程中会把两腿垂下来,其目的也是散热。一些鸟儿甚至会通过眼部周围的裸皮以及嘴部来散热,所以很多热带的鸟儿都进化出了大嘴,以扩大体表散热的面积。

▲鸟儿飞行时将两腿垂下散热 来源|unsplash

气囊是与肺部相连的囊状结构,鸟儿主要有9个气囊,这些气囊包裹着它们的内部器官,并且延伸到了腿部和翅膀的骨骼内部。鸟儿吸气时,气体不会直接进入肺部,而是进入第一个气囊;呼气时,之前吸入的气体才进入肺部。再次吸气时,第一次吸入的气体会被推入第二个气囊,而刚刚吸入的气体进入第一个气囊……如此反复,鸟儿吸入的气体会在其体内持续流动并带走热量,这样高效的呼吸系统不断帮助鸟儿散发热量,使其在炎热的天气下保持稳定的体温。

▲来源|百度百科

我们从鸟儿的身上发现了可以保暖的羽绒,由此又开始寻找鸟儿如何避暑的答案,也许在研究这个问题的同时,科学家们又产生了新的疑惑,大自然神秘的魅力和人类进步的动力就在于此。

内容资源由项目单位提供

评论
科普科普知识的摇篮!
太师级
鸟儿吸入的气体会在其体内持续流动并带走热量,这样高效的呼吸系统不断帮助鸟儿散发热量,使其在炎热的天气下保持稳定的体温。
2022-10-08
科普科普知识的摇篮!
太师级
鸟儿吸入的气体会在其体内持续流动并带走热量,这样高效的呼吸系统不断帮助鸟儿散发热量,使其在炎热的天气下保持稳定的体温
2022-10-08
熊猫-巴斯
举人级
候鸟的季节来临
2022-10-08