Зошто не замрзнуваат стапалата на антарктичките пингвини
За да одговорат на овој предизвик, пингвините имаат корист од два механизма кои им помагаат. Прво, тие имаат можност да го контролираат протокот на крв што достигнува до нозете со промена на дијаметарот на крвните садови. Кога температурите се ниски, протокот на крв е мал, а кога тие се зголемуваат, протокот на крв исто така се зголемува. Феноменот може да се забележи и кај луѓето. Поточно, кога е ладно, нашите раце и нозе стануваат бели бидејќи протокот на крв е намален. Како што се зголемуваат температурите, така расте и крвта, а нашите екстремитети стануваат розови. Контролирањето на овој феномен е многу софистицирано и вклучува хипоталамус и неколку хормонални и нервни системи.
Потоа, пингвините имаат и разменувач на топлина во горниот дел од стапалото. Така, артериите кои ја обезбедуваат потребната топла крв во стапалата се поделени на мноштво мали садови кои се порамнети со други слични крвни садови, но носат ладна крв од стапалата. Топлината циркулира од топла крв до студ и со тоа и стапалата добиваат малку топлина.
Во зима, стапалата на пингвинот се само еден степен или два над мразот. На овој начин, тие избегнуваат смрзнатини и не губат премногу топлина.
Дел од одговорот на ова прашање има многу интересно биохемиско објаснување.
Врската помеѓу кислородот и хемоглобинот е обично силна егзотермна реакција: количина на топлина (DH) се ослободува кога молекулата на хемоглобин се приврзува на кислородот. Обично, истата количина на топлина се апсорбира во обратна реакција, кога кислородот се ослободува од хемоглобинот. Меѓутоа, бидејќи оксигенацијата и деоксигенацијата се одвиваат во различни делови на телото, промените во молекуларната средина (како киселоста) може да доведат до загуба на топлина или акумулација во текот на процесот.
Вредноста на нивото на топлина варира од еден до друг вид. Во случај на пингвини на Антарктикот, работите се такви што во периферните ткива, како што е стапалото, DH има многу помала вредност отколку кај луѓето. Ова им дава на пингвините две предности. Прво, хемоглобинот на птиците апсорбира помалку топлина кога се деоксигенира, така што стапалата се со помала веројатност да замрзнуваат.
Втората предност е последица на законите за термодинамика. При секоја реверзибилна реакција, вклучително и апсорпција и ослободување на кислород од хемоглобин, ниските температури ја поттикнуваат реакцијата во егзотермична насока и ја обесхрабруваат реакцијата во спротивна насока. Затоа, при ниски температури, кислородот подобро се апсорбира од страна на хемоглобинот и се ослободува полесно. Скромното ниво на топлина значи дека афинитетот на хемоглобинот кон кислородот во студеното ткиво не е толку голем за да се спречи неговото последователно ослободување.