◎北京科学中心

当你脱掉了鞋子和袜子，赤脚站在冰面上，你能坚持几分钟呢？你我皆凡人，想必是吹牛10分钟、上场1分钟就败下阵来——这可能还是在温暖的室内得到的成绩——但如果你是一只来自南极的企鹅，别说室内，就算极度严寒的南极，在零下59.4摄氏度的冰面上坚持站上两个月也不成问题。

所以问题来了，为什么企鹅既不怕冷，也不怕冻脚呢？

企鹅为什么不怕冻

先来说说企鹅为什么不怕冻。其实和人类一样，企鹅也是温血动物，也需要靠自身能量的消耗产热，之所以不怕冻，当然是因为它们穿上了厚厚的“企鹅牌羽绒服”啊！

企鹅的保暖装备，可要比市面上卖的羽绒服保暖效果好得多了，别看它看似只有薄薄的一层羽毛，实际上它可是有着4层“保暖材料”呢！

我们从外向内依次来介绍，首先，最外层是一件黑白拼接的“羽毛夹克”。企鹅油性羽毛的排列十分紧密，呈重叠、密集的鳞片状，大约每平方英寸都覆盖了超过70根羽毛，由于这种羽毛是油性的，天然具有绝佳的防水性，因此当企鹅在零下的冰水中“冬泳”时，海水难以浸透，因而不会攻破它的保温防线。企鹅黑白相间的配色也很讲究，我们知道光线照在物体上，一部分会被吸收，另一部分会被反射。颜色越深吸收的可见光就越多，因此黑色的部分有助于在出太阳的时候吸收光线，从而将光线转化为热量。

第二层保暖材料应该绝大多数人想不到，那就是空气！在羽毛和皮肤之间，有一层“空气衣”，这可不是皇帝的新装，空气实则起到的是绝缘隔热的作用，使得体内产生的热气不容易散失。

第三层才是“真皮保暖衣”，也就是皮肤。最后一层则是企鹅的皮下脂肪层，厚达2-3厘米，这可是它们最暖和的“棉衣”！

企鹅为什么不怕冻脚

看过企鹅的朋友们都知道，虽然穿着厚厚的“羽绒服”，但它们的双脚也和我们人类一样，是裸露在外一点毛也没有的。所以实际上它们的脚也很冷，只有1-3摄氏度，但这个温度却不会影响企鹅的行动。

人之所以不能够在冰面上长时间站立，与我们皮肤耐寒性较差有关。当人的脚长时间处于低温或者潮湿的环境，体表的血管就会发生痉挛，使得血液流量减少。因此就算你强行在冰面上站上几个小时，你的脚也会由于组织的缺血缺氧而受到损伤，甚至静脉淤血，最后出现肿胀、瘙痒、红斑、溃烂等冻伤的症状。

而企鹅就不一样了，企鹅的脚主要由肌腱、趾骨和一层厚厚的皮肤构成，控制运动的肌肉主要位于腿上，隐藏在厚厚的脂肪和羽毛之中，在脚掌皮肤下面也长有厚厚的脂肪保护层……但这些都并非企鹅脚抗冻的真正秘诀，企鹅真正不怕冻脚的原因在于它们拥有一套特殊的血液循环系统——逆流热交换系统。

人和企鹅一样，血管分为动脉和静脉，在寒冷环境中，动脉血从身体核心流向四肢，其温度较高；静脉血则将血液从较冰的四肢送回身体核心，通常温度较低。

对于人而言，因为肢体本身也会产生热量，人体血液的温度随着远离心脏下降得并不快，在一定程度上减缓了血液温度的下降。但是，在天寒地冻的南极，如果脚部和地面的温差过大，很容易与寒冷的地面产生快速的热交换，从而使得身体内的热量迅速丧失，所以为了使得动脉血在流向脚部时先把温度降下来，企鹅便进化出了逆热流交换式的血管排列。

这套系统的特别之处在于，向足部供血的动脉血管和返回心脏的静脉血管纠缠在一起，使得温暖的动脉血管能够及时地将热量传递给较冷的静脉血管，静脉血温度则快速上升；同样静脉血管也相当于一个“制冷剂”，及时使动脉血的温度快速下降，这样传递到企鹅足部的动脉血管与地面温差减小，也就降低了与寒冷冰面热交换带来的热量损失，使得他们能够保持足够的温度，不至于脚被冻坏。

而当天气极度寒冷的时候，企鹅还会通过翘起脚尖，用脚跟站立的方式来减少与地面的接触面积，从而减少热量的损失。

（文章来源于微信公众号数字北京科学中心）