Kérdés: Miért nem fagy meg a pingvinek lába a Déli-sarkon télen, pedig állandóan hóval meg jéggel érintkezik?

S. P.
Enoggera
Queensland


1. válasz: A pingvin szervezete vigyáz arra, hogy ne veszítsen túl sok hõt, és 40 oC körüli testhõmérséklet alakuljon ki. A láb persze gondot okoz, mert nem borítja hõszigetelõ toll vagy zsírréteg, és nagy a felülete (ugyanez a helyzet például a jegesmedvével is).

Az állatot két védelmi rendszer is óvja. A vért szállító ütõerek átmérõjének változtatásával a pingvin szabályozhatja a lábába tartó véráramot. Hidegben kisebb a véráram, melegben nagyobb. Az ember is képes erre a mutatványra: ezért fehéredik el a kezünk és a lábunk, ha fázunk, és ezért színesedik meg újra a melegben. A szabályozás igen bonyolult hormon- és  idegrendszeri feladat.

A pingvinek a lábszáruk tetején  "ellenáramú hõcserélõket" is mûködtetnek. A meleg vért szállító ütõerek sok kis érré  ágaznak szét. Ezek az erek nagyon közel futnak ahhoz a sok apró gyûjtõérhez, amely a hideg vért szállítja vissza a lábból. A meleg vérbõl a hõ átáramlik a hideg vérbe, tehát csak kevés jut a lábba.

Télen a pingvin lába egy-két fokkal van a fagyáspont fölött, hogy kicsi legyen a hõveszteség, de a láb ne fagyjon meg. A kacsa és a liba lába is hasonlóan védekezik a hideg ellen, de ha az állatok hetekig zárt helyen laknak, és ezután mennek ki a hóra és a jégre, odafagyhat a lábuk a földhöz, mert a szervezetük a meleghez alkalmazkodott, így szinte alig áramlik vér a lábukba, és a lábuk hõmérséklete a fagyáspont alá csökken.

J. D.
Tengerbiológiai Állomás
Millport
Isle of Cumbrae


2. válasz: A hideg pingvinlábra legalábbis részben érdekes biokémiai magyarázat adható. Az oxigén rendszerint erõsen egzoterm reakcióban kötõdik a hemoglobinhoz: a folyamatban hõ szabadul fel. Általában ugyanennyi hõt vesz fel az ellentétes folyamat, amikor a hemoglobin oxigént ad le. Az oxigénfelvétel és -leadás azonban a test különbözõ részeiben zajlik, és a molekuláris környezet (például a savasság) változása végsõ soron hõveszteséget vagy hõfelvételt idézhet elõ.

A reakcióhõ értéke minden faj esetében más: a sarki pingvinek hideg, külsõ szöveteiben sokkal kisebb, mint az embereknél. A pingvinek hemoglobinja kevesebb hõt vesz fel, amikor leadja az  oxigént, ezért a lábat kevésbé fenyegeti a fagyás veszélye.

A második elõny a termodinamika törvényeinek következménye. Minden megfordítható reakcióban a hemoglobin oxigénfelvétele és -leadása is ilyen az alacsony hõmérséklet az egzoterm, hõfejlõdéssel járó reakciónak kedvez. Ezért alacsony hõmérsékleten a legtöbb faj hemoglobinja inkább felveszi, semmint leadja az oxigént. A mérsékelt reakcióhõ azonban azt jelenti, hogy a hideg szövetben az oxigén nem kötõdik olyan erõsen a hemoglobinhoz, hogy ne válhatna le róla.

A folyamat reakcióhõje más fajok esetében is szolgálhat érdekességgel. Néhány antarktiszi hal például hõt ad le, amikor az oxigén távozik a hemoglobinról. A "király" a tonhal: olyan sok hõt ad le ilyenkor, hogy testhõmérséklete 17 oC-kal meghaladhatja a környezetét. Egyáltalán nem hidegvérû!

Vannak olyan állatok is, amelyek erõteljes anyagcseréjük miatt hõcsökkentésre szorulnak. A költözõ madarak közé tartozó vízi tyúk hemoglobinjának oxigénfelvételét sokkal nagyobb reakcióhõ kíséri, mint a galambban lejátszódó folyamatét. Ezért a vízi tyúk nagyobb távolságra repülhet túlhevülés nélkül.

A magzatnak is hõt kell leadnia, de csak az anya véráramán keresztül érintkezik a külvilággal. A magzat hemoglobinjának oxigénfelvételekor kevebb hõ szabadul fel, mint amikor az anya hemoglobinja vesz fel oxigént, ezért ha az oxigén elhagyja az anya vérét, több hõ nyelõdik el, mint amennyi a magzat hemoglobinjának oxigénfelvételekor felszabadul. Tehát hõ kerül át az anya véráramába, s ez a hõt elszállítja a magzattól.

C. C. és M. W.
Essexi Egyetem


Vissza a kérdésekhez
The Last Word Archive
Copyright New Scientist, RBI Limited 1998
For more science news and views, check out New Scientist Planet Science