Как пингвины превращают лед в теплый пол

Голый лед под воющим антарктическим ветром все же служит опорой для живой, теплой системы — пингвиньей лапы. Вместо «сапог» эта птица полагается на плотную сеть артерий и вен, идущих рядом и образующих в нижней части ноги и в подошве противоточный теплообменник.

Теплая артериальная кровь, стекающая вниз от центральных отделов тела, проходит в непосредственной близости от более холодной венозной крови, возвращающейся от лапы. За счет теплопередачи через стенки сосудов — кондукции и конвекции — тепло переходит в вены еще до того, как кровь достигает зоны контакта с льдом. В результате венозная кровь нагревается, а артериальная успевает слегка остыть, что уменьшает теплопотери и тем самым защищает общий базальный уровень обмена веществ у птицы. Одновременно местное сужение сосудов (вазоконстрикция) уменьшает просвет периферических сосудов, а контролируемое расширение (вазодилатация) отдельных микрососудов поддерживает ткани выше точки замерзания и не позволяет образовываться кристаллам льда внутри клеток.

Так формируется узкий температурный градиент: кожа лапы может иметь температуру лишь немного выше температуры льда, резко снижая производство энтропии в окружающую среду, но при этом сохраняя кровоток и проведение нервных импульсов. Эта паукообразная сеть микрососудов работает как встроенная система «теплого пола», но управляемая в реальном времени сигналами от терморецепторов и всей кровеносной системы, что позволяет пингвинам использовать ледяную поверхность как функциональную, пусть и минималистичную, подогреваемую площадку.

loading...