Prečo nohy antarktických tučniakov nezmrznú
Na splnenie tejto úlohy majú tučniaky úžitok z dvoch mechanizmov, ktoré im pomáhajú. Po prvé, majú schopnosť riadiť prietok krvi, ktorý sa dostáva do nôh, zmenou priemeru krvných ciev. Pri nízkych teplotách je prietok krvi nízky a pri ich zvýšení sa zvyšuje aj prietok krvi. Tento jav možno pozorovať aj u ľudí. Konkrétne, keď je zima, naše ruky a nohy zbelejú, pretože je znížený prietok krvi. So stúpajúcimi teplotami rastie aj krv a naše končatiny sfarbujú do ružova. Ovládanie tohto javu je veľmi sofistikované a zahŕňa hypotalamus a niekoľko hormonálnych a nervových systémov.
Potom majú tučniaky aj výmenník tepla v hornej časti chodidla. Takže tepny, ktoré poskytujú potrebnú teplú krv v chodidlách, sú rozdelené do množstva malých ciev, ktoré sú zarovnané s inými podobnými krvnými cievami, ale prenášajú studenú krv z chodidiel. Teplo cirkuluje z teplej krvi do chladu, a teda aj nohy dostávajú trochu tepla.
V zime sú podrážky tučniaka iba o stupeň alebo dva vyššie ako bod mrazu. Vyhýbajú sa tak omrzlinám a nestrácajú príliš veľa tepla.
Časť odpovede na túto otázku má veľmi zaujímavé biochemické vysvetlenie.
Väzba medzi kyslíkom a hemoglobínom je zvyčajne silná exotermická reakcia: pri naviazaní molekuly hemoglobínu na kyslík sa uvoľní určité množstvo tepla (DH). Rovnaké množstvo tepla sa zvyčajne absorbuje pri reverznej reakcii, keď sa kyslík uvoľňuje hemoglobínom. Pretože však okysličovanie a odkysličovanie prebiehajú v rôznych častiach tela, zmeny v molekulárnom prostredí (napríklad kyslosť) môžu viesť k tepelným stratám alebo akumulácii v priebehu procesu.
Hodnota úrovne tepla sa u jednotlivých druhov líši. V prípade antarktických tučniakov sú veci také, že v periférnych tkanivách, ako je noha, má DH oveľa nižšiu hodnotu ako u ľudí. To dáva tučniakom dve výhody. Po prvé, hemoglobín vtákov absorbuje menej tepla, keď je odkysličený, takže nohy menej mrznú.
Druhá výhoda je dôsledkom zákonov termodynamiky. Pri akejkoľvek reverzibilnej reakcii, vrátane absorpcie a uvoľňovania kyslíka z hemoglobínu, nízke teploty podporujú reakciu v exotermickom smere a odrádzajú od reakcie v opačnom smere. Preto je pri nízkych teplotách kyslík lepšie absorbovaný hemoglobínom a ľahšie sa uvoľňuje. Nízka úroveň tepla znamená, že afinita hemoglobínu ku kyslíku v chladnom tkanive nie je taká vysoká, aby sa zabránilo jeho následnému uvoľneniu.