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冬天来了,动物是怎样御寒的

2023-02-02欧阳军

科学大众·小诺贝尔 2023年2期
关键词:太阳光鳞片北极熊

欧阳军

秋去冬来,天气逐渐由暖变寒。面对低温的侵袭,各种动物犹如八仙过海,各显神通,施展自己的御寒本领,以安全过冬。我们一起来看看吧!

身披吸热外衣

蝶类的翅膀鲜艳夺目,这些色彩是由极为细小的粉状鳞片形成的。鳞片是翅膜上表皮细胞的变形物,鳞片中含多种色素粒。在鳞片表面,生有很多横行背纹,还有很多并行的薄片。蝴蝶的翅上背纹越多,越能闪烁出美丽多彩的光泽。当太阳光从不同的角度照射到蝴蝶的翅膀上,由于折射和反射作用,蝴蝶的翅膀便显现出鲜艳夺目的色泽,同时也吸收了大量的热能。

有一种日出性蝶类——珍珠蝶,在晴空万里的时候,它们能通过翅膀接收和积聚太阳光的能量。一旦外界气温下降了,它们便靠不停地扇动翅膀来产生热量,使自己的体温保持在35℃左右。

这是因为珍珠蝶的翅膀上有着无数毛茸茸的鳞片,宛如亿万面镜子。当这些“镜子”与太阳光线垂直时,能吸收大量的太阳光热量,使身体暖和起来。珍珠蝶还能依靠改变翅膀的角度来调整受热面,使获得的太阳光热量达到最大值。倘若体温过高,它们便改变翅膀的角度,使温度略有下降。

你看,蝴蝶的翅膀多么像“自动调温器” 呀!

兴师动众的摩擦取暖术

蜜蜂家族的取暖方式是兴师动众的摩擦战术。外界的气温下降,就是战斗的信号,战幕紧接着就徐徐拉开了。

蜜蜂进入“战场”后,首先围绕着蜂王,在巢里爬来爬去,忙个不停,依靠运动产生的能量来取暖,似乎它们也知道剧烈运动可以产生能量。

如果气温再下降,离蜂王近的蜜蜂便大开斋戒,大口地吞食蜂蜜。因为受不了寒冷的侵袭,外层的蜜蜂就拼命地往里钻,把里层的蜜蜂挤出。这样一来,蜜蜂进进出出,循环不断,通过摩擦战术,使蜂房保持温暖。

改变身体颜色的深浅

假如进行一次耐寒比赛的话,昆虫虽不能夺得金牌,但也是排得上名次的佼佼者。科学家发现一个有趣的现象:在耐寒昆虫的表皮里,有一种比较特殊的色素细胞,大小能随温度的高低发生变化。

当温度高时,细胞膜遇热会变大。这样,表皮的颜色就会变浅,吸收的光和热就少。当温度低时,细胞膜遇冷会缩小,表皮的颜色就会变深,吸收的光和热就多,昆虫的身体就会变暖。

利用身体颜色的深或浅来调节自身的温度,这在动物世界里是罕见的现象。也许人类是从这里得到了启发,夏天都喜欢穿颜色较浅的衣服,而冬天则喜欢穿颜色较深的衣服。

调节体内水分的比例

昆虫除了表皮里的色素细胞参与调节体温,它们体内的水分也参与了御寒运动。昆虫体内的含水量通常可达到体重的70% ~80%,这些水分可分为游离水和结合水两种。游离水是从食物和大气中直接获得的,并且大多数还没有参与体内的化学变化,因此在0℃以下就比较容易结冰。昆虫体内如果有游离水,就会造成虫体结冰,以致冻亡。结合水就不同了,它是细胞结构的重要组成部分,不但参与了体内的一系列生物化学变化,而且即使在零下十几摄氏度甚至零下三十几摄氏度都不结冰,这就提高了昆虫的抗寒能力。

正因为如此,昆虫在过冬前都千方百計地来增加体内的结合水,而减少游离水。

增大呼吸与血液循环速率

夏季夜幕降临之际,是蝙蝠活动最活跃的时期。蝙蝠外出猎食时,体温可高达40℃左右,饱餐后,便返回栖息地,悬挂在栖息处的顶端。这时,它们的体温便可降到15℃左右。即便是处于冬眠状态时被惊醒,蝙蝠也可以通过肌肉的活动来加速呼吸和血液循环,在1~2分钟内,使体温迅速升高到38℃左右。

蝙蝠安静时,呼吸频率为每分钟8~15次,心脏跳动频率是每分钟6~7次。在自我升温时,蝙蝠的呼吸频率增加到每分钟300 次,心脏跳动每分钟可高达800次。

身着御寒大衣

有些动物在寒冷的冬季要进行冬眠,节省能量,以度过寒冷的时光。而生活在冰天雪地里的北极熊冬眠时间很少,大多数时间是进行正常的生活。难道大自然对北极熊有着特殊的厚爱吗?

北极熊生活在异常寒冷的雪地里,它体表白色的皮毛既能作为保护色,也是一件特殊的“防寒大衣”,能大量地吸收紫外线。

科学家经过细致的观察和研究发现,北极熊的每根白毛中间都是空的,空隙中又都有一根细芯。正是这根细芯能吸收紫外线,光线穿过毛芯到达表皮,表皮则将光转化为热贮存起来。经测定,北极熊的皮毛将紫外线转化为热的有效率高达95%。正是依靠这种神奇的本领,北极熊才能在北极的冰天雪地中悠然自得地生息繁衍。

一些科学家在北极熊这种神奇本领的启迪下,改进了太阳能收集器,大大提高了热效率,即使在阴天、下雨时,照样能发挥集热作用。

(责任编辑:陆艳)

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