Стратегії тварин проти холоду
біологія
редакція
Стратегії тварин проти холоду: 7 кращих модельних експериментів
Зима не тільки некомфортна, її холод може також загрожувати життю. Численні стратегії та прийоми показують, як тварини можуть зігріватися навіть при крижаних температурах і таким чином виживати навіть у полярних регіонах, які холодні цілий рік.
Зимове хутро підтримує лисиць приємними та теплими навіть при низьких температурах. Фото: Pexels, pixabay.com, CC0 Creative Commens
Зима холодна і ворожа життю
Дні стають коротшими, світло зменшується, а вітер дме холодно по крижаному сніжному пейзажу. Взимку може швидко стати некомфортно, коли дуже холодно. Якщо температура тіла падає занадто сильно, в рідинах тіла утворюються кристали льоду. Вони можуть назавжди пошкодити органи і в кінцевому рахунку призвести до смерті. Отже, холодна зима - сезон дуже небезпечний для життя! Тому ті, хто не має можливості вийти до опалюваного будинку, потребують стратегій, що забезпечують виживання. У світі тварин є багато захоплюючих прикладів цього.
Ми тримаємо хутро та оперення в теплі?
Взимку такі тварини, як лисиці та кролики, захищаються від сезонних холодів густим зимовим хутром. Окрім довгих охоронних волосків, він складається з безлічі завитих вовняних волосків, в яких утворюється шар повітря. Оскільки повітря погано проводить тепло, воно має ізолюючий ефект на шерсть і захищає тварин від охолодження. У птахів такий шар повітря утворюється в м’якому пуху оперення. Регулярне розпушування допомагає послабити пух і таким чином збільшити теплоізоляційний шар повітря. У пробірці школярі можуть відкрити для себе ізолюючий ефект зимового хутра та оперення.
Чому бабаки тісно притискаються один до одного в норі?
Деякі тварини переходять у фазу спокою в холодну пору року. Наприклад, бабаки в сім'ях зимують майже півроку. У цей час вони тісно притискаються один до одного. Чутливі молоді тварини завжди лежать з матір’ю в теплій середині групи, тоді як дорослі родичі без потомства сплять на краю. Ефект зігрівання групи можна зрозуміти учням за допомогою пробірки, вати та термометра.
Чому качині ноги не мерзнуть на льоду?
Хоча у качок температура тіла близько 40 ° C навіть взимку, ноги у них крижано холодні. Холодні ноги мають для них дві вирішальні переваги. З одного боку, вони втрачають мало тепла для холодної підлоги. З іншого боку, качки не ризикують розморозити лід на ставку для качок і, можливо, замерзнути. Величезний градієнт температури від теплого ядра тіла до крижаних ніг підтримується протитоковим теплообміном. Теплокровні артерії від тіла знаходяться дуже близько до холоднокровних вен на ногах. Завдяки близькості венозна кров завжди прогрівається на шляху до центру тіла, а артеріальна кров охолоджується на шляху до ніг. Цей принцип теплообміну можна легко продемонструвати у шкільній лабораторії за допомогою мідних труб та банок з варенням.
Короткий чи довгий? Великий чи малий? - що краще для холодних зон?
При великій поверхні тіла втрачається багато тепла. Згідно з правилом Аллена, придатки тіла багатьох видів у полярних регіонах, таким чином, коротші, ніж у їхніх родичів у більш теплому кліматі. Це можна побачити, наприклад, у порівнянні вух снігового зайця, польового та ослиного зайця. Втрати тепла від великої поверхні тіла також можна розглянути в перспективі завдяки величезному обсягу тіла. Це відображено в правилі Бергмана. Імператорські пінгвіни в Антарктиці набагато більші за своїх менших родичів на Галапагоських островах. Ці відмінності між видами демонструють чітку адаптацію до середовища існування. Школярі можуть дослідити його самостійно, використовуючи одноразові рукавички та банку з варенням.
Чому у білих ведмедів шкіра темна?
Довге, щільне хутро, маленькі вуха і великий об’єм тіла - білі ведмеді використовують кілька стратегій, щоб захистити їх від втрат тепла. У цьому її підтримує і чорний колір шкіри. Темний колір найкраще поглинає теплову енергію сонячних променів, і він додатково зігріває білого ведмедя. У цьому прикладі студенти дізнаються, що шоколадні поцілунки не тільки смачні, але й можуть бути використані експериментально.
Точні описи та інструкції для модельних експериментів, представлених тут, можна знайти в нашому буклеті "Навчання через дослідження: низька вартість".
Пов’язаний вміст:
Втрачайте калорії через жир?
Взимку немає енергії?
Як рослини зігріваються взимку?
Як комахи, хребетні та люди виживають в холодний мороз?