Här i Florida glömmer jag ibland de isiga förhållanden som nordliga fåglar (och människor) måste utstå och jag har undrat varför inte ankors fötter fryser? Men när jag tänker på min uppväxt i Niagarafallen, är en av de mest anmärkningsvärda anpassningarna jag kan minnas canvasbacks, margansers, goldeneyes och andra dykande änder som lever i och på den iskalla Niagara River. De nästan 20 arter av måsar som vandrar från Grönland och Sibirien till Niagara-regionen på vintern är också häpnadsväckande. Föreställ dig hur svåra dessa förhållanden är för dem att gynna den genomsnittliga högsta temperaturen i januari på 32,2 grader F i Niagarafallen. Utöver dessa fåglar är våra tamgäss och ankor väl rustade för att klara minusgraderna.
Vattenfåglar, inklusive pingviner och flamingos, har motströms värmeväxlingssystem i sina ben. Detta gör det möjligt för dem att hålla fötterna nedsänkta i iskallt vatten eller att stå på is i timmar utan konsekvenserna av köldskador. Förutom kallt vatten, flamingos anpassade att stå i eller dricka nästan kokande vatten.
Så varför fryser inte ankors fötter? Precis som vi är alla fåglar homeotermer, även kända som varmblodiga. Deras kroppstemperatur håller sig densamma oavsett väder. När fåglarna står i iskalla förhållanden går det varma blodet från kroppen ner i djurets ben. Detta färdas bredvid vener som för det kalla blodet från fötterna tillbaka upp till den varma kroppen. Eftersom artärerna och venerna är nära varandra, kyls det varma blodet och det kalla blodet värmer. Eftersom kallblodet värms upp, sänker det inte kroppstemperaturen så allvarligt som det skulle göra hos en kyckling eller oss, till exempel. Det varma blodet är svalare när det når fötternas extremiteter jämfört med kroppstemperaturen.
"Det finns mycket om motströmsutbytessystemet vi inte känner till, särskilt när det kommer till interspecifika skillnader", säger Dr Julia Ryeland. Dr. Ryeland är professor vid Western Sydney University i Center for Integrative Ecology. "Det finns dock goda bevis för att morfologi spelar en stor roll för olika arters förmåga att motstå extrem värme och extrem kyla. Vårt arbete bygger på Allens regel, en förlängning av Bergmans teori. Tillsammans antyder dessa att djur utvecklas för att klara av extrema förkylningar genom att vara stora med mindre bihang (och vice versa för extrem värme), vilket har testats och bekräftats för ett antal taxa.
"Det finns uppenbarligen ett antal olika faktorer som också kan påverka detta, inklusive andra mekanismer för att hantera extrema temperaturer - till exempel migration", säger Dr Ryeland. "Vi visade att fåglar kan minska effekten av värmeförlust eller vinst genom att göra posturala justeringar, men detta är sannolikt bara effektivt till en viss grad, och som sådan får du evolutionärt tryck för olika morfologier under olika klimat."
Eftersom värmeväxling sker när det finns en skillnad mellan objekt, ju större temperaturskillnaden är, desto snabbare sker utbytet. Om det inte är någon stor skillnad går värmeväxlingen långsamt.
Vasokonstriktion är när blodkärlen är begränsade. Detta gör att syresatt blod fortfarande kan gå till vingarna och fötterna utan att förlora mycket värme. Hos djur där köldskador uppstår är denna begränsning så extrem att den gör att vätskan i vävnaden fryser till iskristaller. Detta gör att blodflödet kan omdirigeras från extremiteterna och fokusera på de vitala organen.
Förutom motströmsvärmeväxling har fåglar flera andra anpassningar för att hjälpa dem att ta sig igenom kylan. Deras preenkörtel hjälper till att vattentäta deras fjädrar. Att stå på en fot minskar värmeutbytet från deras varma kroppar till den kalla miljön, så det är mer energieffektivt. Den fjällande huden begränsar också värmeförlusten. Medan vissa fåglar stoppar in foten i den varma fjäderdräkten, hukar andra sig ner för att täcka båda fötterna. Vissa fåglar äter mer på hösten för att bygga upp fettlager. Fåglarna kommer också att väcka sina fjädrar, som fungerar som isolering, eller så kan de krypa ihop. På grund av dessa anpassningar sker endast 5% av värmeförlusten genom deras fötter och resten genom deras fjäderkroppar! Nu vet du också svaret på varför inte ankors fötter fryser?
