03.03 企鵝抱團取暖時,最外層的難道不會被凍死嗎?

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大家好我是閒聊自然,很高興回答這個問題。

我們都知道企鵝生活在南極,而南極洲年平均氣溫為-25℃,內陸高原平均氣溫為-52℃左右,極端最低氣溫曾達-89.2℃,為世界最冷的陸地。

這裡所說的報團取暖的企鵝應當指的是帝企鵝,通常在南極嚴寒的冬季繁殖後代,因為冬季敵害相對較少。雌企鵝只負責產卵完了之後就會外出覓食,雄企鵝負責孵卵。孵卵期間,為了避寒和擋風,多隻雄企鵝常常會並排而站,背朝來風面形成一堵擋風的牆,雖然自嚴寒的冬季躲過了海豹等天敵,但是帝企鵝卻要面對南極洲最惡劣的環境極低低溫,這時候的氣溫通常在-40℃左右。雄帝企鵝用嘴將蛋撥到足背上,然後放低它們溫暖的腹部,把蛋蓋住。


企鵝報團取暖分為兩個階段:

第一階段:孵化卵的過程

這還不夠,因為這時候的天氣太冷,而且雌性帝企鵝會外出覓食,需要雄性帝企鵝不吃不喝的站立2個月左右去孵化這枚卵,單個雄性帝企鵝是抵禦這樣寒冷天氣,在帝企鵝進化的過程中,進化出一種有趣的行為:面對惡劣的天氣,孵化卵的雄性帝企鵝會自發的圍成一團,此時的帝企鵝把背部向外站作一團,共同抵禦嚴寒和風暴,這種互相取暖的方式也是有變化的,比如站的時候不會記得特別緊湊,通常會留下縫隙每隔一段時間靠外的帝企鵝就會往裡面挪一點點,靠進裡面的帝企鵝往外移動,在整個移動過程雄性帝企鵝變現的很自覺移動到相應位置,這種方式這種方式很有效的讓大部分帝企鵝在南極嚴寒下生存下來,當然也會有少量的企鵝卵在這個過程中死亡。

第二階段:小企鵝剛孵化出來之後

兩個月之後,小帝企鵝紛紛孵化出來,此時的天氣還是依舊處於嚴寒之中港服畫出來的小企鵝還無法抵禦這樣的寒冷,這時候一大群雄性帝企鵝會分散成較小的一堆,由企鵝爸爸們站在外邊組成一道圍牆,將自己的小企鵝們圍在中間,在此期間雄性企鵝會在固定時間從胃裡分泌出一種粘稠食物餵給小企鵝,這種食物只會維持幾天。

第三階段:雌性帝企鵝沒有歸來,雄性帝企鵝外出覓食

再過一段時間小企鵝雖然長大了,雌性帝企鵝還沒有回來,但是雄性帝企鵝幾個月沒有進食身體脂肪已經減少了四分之一瞭如果在不外出覓食雄性企鵝就會餓死。所以這個時候就是大批的雄性帝企鵝進食時間了,大批雄性帝企鵝交替外出,此時小企鵝們由自己的鄰居代管。這個鄰居通常會把小企鵝趕到一起,大部分小企鵝還是自覺地乖乖的擠作一團,這時候會發現擠作一團的企鵝群只有小企鵝。雖然有成年企鵝保護但是還是會有落單的小企鵝要麼被凍死,要麼被飛來的天敵賊鷗殺死並帶走。這時候由小企鵝組成的企鵝群一直維持到雌性企鵝歸來。


自然之樹


企鵝屬於地球上最古老的遊禽之一了,很早就在地球上存在。且主要分佈在南半球南極區域內,可以在最低-60℃的嚴寒中生活和繁殖。世界範圍內的企鵝在六個屬下一共有18種,而一般喜歡抱團取暖的是生活在南極的帝企鵝,即使到了每年最冷的時刻,它們也不回遷徙,選擇直面寒冷。
無論是南極還是北極都存在著極晝和極夜現象,由於企鵝生活在南極區域,那麼就以南極為例子。南極圈內每年都會發生幾個月的極夜,這個時候沒有太陽的光照,溫度達到一年中的最低,有的時候可以低至零下60攝氏度。

雖然帝企鵝有著非常厚的脂肪,但是由於在孵化期尤其是雄性的帝企鵝,最長的時間可以三個月不進食,並且還要保護孵化的企鵝蛋,因此它們自身的脂肪消耗特別快,那麼就很難去禦寒了。帝企鵝為了取暖一般都選擇擠在一起抱團取暖,最初是三五隻,隨著時間企鵝不斷的聚集,外層的企鵝抵禦南極的寒風,但是它們的位置並非是一直不變。所有的企鵝都在小碎步的移動,這樣可以保證它們的位置發生替換,輪流在外圍抵禦寒風。

而在最中心的企鵝溫度有的時候會非常的高,這個高溫也是企鵝承受不住的,因此會主動的向外移動,就這樣可以保證大部分的企鵝扛過寒冷的極夜時期。但也有意外發生,在外層的企鵝也有被活活凍死的時候。就這樣雄性帝企鵝需要扛過三到四個月的時間,等待雌性帝企鵝進食完成返回接班,之後雄性帝企鵝才會去找食物。



在惡劣的環境中帝企鵝自己找到了最佳的取暖辦法,當然不會輕易的凍死外圍的成員,它們會逐漸移動抵抗寒風。實際上帝企鵝凍死的在少數,而飢餓才是一大難關,雄性帝企鵝需要扛過三到四個月的時間來等待雌性帝企鵝迴歸。



科學黑洞


不僅不會,反而有的企鵝會因為太熱而暈倒,抱團取暖一般是指帝企鵝,由於帝企鵝常年生活在南極大陸,所以為了在極度嚴寒的環境當中活下去,帝企鵝經常成群的聚集在一起。

那麼據相關的數據顯示,在-25℃的無風環境當中,帝企鵝有80%的幾率會聚集在一起,而一旦起風了或者風速較快,帝企鵝就有98%的幾率會聚集在一起。

那麼問題來了,有沒有可能哪隻帝企鵝偷偷跑到最中間呢,畢竟待著最裡面肯定最暖和,答案是有,但待著最裡面的都是帝企鵝的幼崽。

由於這些幼崽的抵抗能力最弱,所以每當帝企鵝抱團在一起的時候,幼崽都是被圍在最中間的,那麼除了帝企鵝的幼崽之外,基本上不會有那隻帝企鵝刻意的躲在最裡面,因為最裡面的溫度實在太高了。

一般來說當幾百只,甚至幾千只帝企鵝聚集在一起的時候,其中心的溫度能到到三十多度以上,如此之高的溫度會讓企鵝不停的更換位置,於是自發的內外交換就這麼產生了。

但這種內外的交換有時候太慢了,導致裡面的企鵝無法及時的散熱,於是企鵝群就會選擇一鬨而散,另外有些被擠在中間企鵝由於是在太熱,它們經常會熱的趴下來吃雪,所以只要帝企鵝抱團在一塊,怎麼散熱才是它們最大的問題.........


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1.探秘帝企鵝的主要死亡原因

帝企鵝最主要的死因在於它還是個蛋的時候!

圖1.帝企鵝生命的第一道坎——出生

似乎為了證明自己強大的血統,帝企鵝的交配和育兒期是在南極的冬天(全球最冷地帶的最冷時刻)。

(真實原因是為了小企鵝褪毛後,雄性企鵝,也就是奶爸能更快補充能量,保護種族的存活率。因為雌性企鵝回來後,雄性企鵝趕往海邊是最容易快速捕到足量魚的)

雌性企鵝懷孕生蛋後,會將蛋傳遞給雄性企鵝,因為沒有手,蛋會先滾落到冰冷至極的地面,然後雄性企鵝笨拙地用雙蹼夾起來,如果這個時長超過20秒,企鵝蛋內的小生命就會死亡。

根據科學家的統計,這死亡20秒的蛋存活率不足50%。記住這個比例,後面還要繼續下降!

圖2.雄性帝企鵝撿蛋的驚魂20秒——和死亡賽跑

許多蛋已經明顯凍壞的父親,以及同性戀帝企鵝(有一定比例),會選擇把“死蛋”/石頭夾起來孵化,做一個美好的夢,欺騙自己。

圖3.兩隻雄性同性戀帝企鵝伴侶——搶孩子或者孵“石頭”的宿命。

更可怕的是,有些父親還會去搶別人家已經穩穩當當在父親雙蹼裡孵化的企鵝蛋。這樣的搶奪,會讓更多小企鵝還沒出生就死亡。

從蛋到企鵝的過程,存活率在35%左右。

2.帝企鵝不怕寒冷的秘密武器

a.脂肪

肥碩的身軀,是企鵝家族中個體最大的物種,一般身高在90釐米以上,最大可達到120釐米,體重可達50千克。這是抵禦寒冷的第一個妙招。

它們接近體表的脂肪層達到3-5釐米,脂肪越厚/體格越碩大,越容易活下去。

b.雙層毛

帝企鵝的羽毛分為內外兩層,外層是細長的管狀結構,內層是纖細的絨毛。所以它們能量流失非常少。

c.抱團

這是題主問到的,大寒潮來臨的時候,帝企鵝抱團,其外層的帝企鵝會凍死嗎?

圖4.帝企鵝遭遇寒潮時的抱團取暖策略

答案是幾乎不會!

因為有了前面的a/b兩點,帝企鵝禦寒能力很強。其次,它們抱團不會站著不動,而是你蹭蹭我,我蹭蹭你,外層向裡走,裡層往外走的。這樣輪流下來就好多了。

但,每次寒潮來臨的時候,還是會死很多生命。

原因在於——帝企鵝爸爸可能會把小企鵝或者企鵝蛋弄掉到地上,這時候它們本能去撿,慌亂裡會出現踩踏。很可能父子雙亡。

此外——可怕的不是低溫,是高溫。帝企鵝保暖能力過強,抱團取暖的時候,中心內部的溫度甚至能達到40攝氏度以上,不耐熱的可能沒來得及出外層,就被熱到中暑而昏厥,甚至死亡。

3.這麼冷的天,帝企鵝寶寶怎麼孵化的?

帝企鵝的第三個神招——

育兒袋。

圖5.帝企鵝的育兒袋

帝企鵝的育兒袋佈滿血管,會讓蛋或者小企鵝,在環境溫度零下40攝氏度的情況下,體驗到36攝氏度的恆定溫度。

綜上,帝企鵝想要長大,面臨的困難太多了,但抱團取暖外側凍死,不在其中之一。

引用資料:

《南極帝企鵝遭遇繁殖危機》,南極科學,Philip N. Trathan。

圖片部分來自網絡。


不入流的大劉


有些企鵝如帝企鵝生活在地球上最極端的寒冷環境中,需要忍受著零下30攝氏度的溫度和每小時150公里的寒風。帝企鵝甚至需要在南極深處的冬天繁殖,一旦它們交配完畢,雌企鵝就要離開覓食,雄企鵝就會留下來孵蛋。雄企鵝需要在陸地或冰上連續數月忍受著最惡劣的環境,在漫長南極冬天的夜晚裡遠離大海,沒有住所,沒有餵食,禁食數月,靠儲存的脂肪生活115天甚至更長。當雌性返回時,雄性的體重可能已經下降了40%。因此如果它們和幼崽想要生存下去,就需要儘可能地保存能量。儘管如此,帝企鵝的核心體溫始終能夠保持在38攝氏度,即使雄帝企鵝儲存大量的脂肪,也無法為企鵝提供足夠的能量來維持體溫。

為了度過冬天,雄性帝企鵝的秘密就是擠作一團,通過團隊合作來保暖。企鵝一搖一擺地擠成一團,互相庇護,通過擠作一團,企鵝群體的表面積體積比大大減少,可以保持大量的熱量。這種方法效果很好,一團帝企鵝內部深處的溫度可以高達37.5攝氏度。這種擠作一團的行為被稱為“社會性體溫調節”,當氣溫驟降、風力增強時,企鵝會更頻繁地這樣做。帝企鵝的“抱團”時間從12分鐘到幾個小時不等,每隻帝企鵝的“抱團”時間平均為50分鐘。帝企鵝不能在一起呆得更久,因為企鵝群太熱了,37.5攝氏度已經超過了企鵝能承受20攝氏度。因此,一些企鵝在抱團取暖後被觀察到吃雪,可能是為了降低體溫。

擠成一團的企鵝並不完全站著不動。對於最外層的企鵝個體來說,保暖效果並不是很好,因為它們只有一部分身體受到其他企鵝的保護。因此,企鵝不斷地從群體的外圍向中心移動,這樣同時可以把更暖和的企鵝移到外圍,不同帝企鵝個體可以輪流抵禦寒風和嚴寒。科學家通過觀察發現,企鵝個體每隔一分鐘左右就移動一次,當它們移動時,所有最近的企鵝也隨之移動,這種行為好比移動的波浪,任何一隻企鵝都能引發波浪的移動,它所需要做的就是向任何方向移動2釐米,於是它所有最近的企鵝也會這樣做。科學家推測這種的“臨界距離”與企鵝的羽毛層有關,是羽毛層厚度的兩倍,而不會壓縮羽毛層減少個體的絕緣層。


科學閏土


天真熱,召喚南極企鵝🐧來降溫!

個人認為,會凍死的企鵝🐧還是企鵝麼?就算真有凍死的企鵝也是老弱病殘的企鵝。

在我們的眼裡,可愛的企鵝🐧都是耐嚴寒的南極動物,能耐-60℃的低溫,就是為低溫而生的,是不會有凍死一說的。

我們常看到的企鵝都是大腹便便的大胖子,科學家也檢測到它們的皮膚有一層厚厚的脂肪;再加上它燕尾服裝的羽毛間能存留氣溫。這些都是它們能傲視風雪的資本。



企鵝🐧共有25種,並不是每一種都耐嚴寒,有那麼一種企鵝在-30℃~-40℃就要擠到一起抱團取暖了,這就是最優雅紳士的——帝企鵝,是一種只要風度不要溫度的最美企鵝。

抱團取暖的帝企鵝,最外層的企鵝會不會凍死?

英國廣播公司BBC曾經對帝“企鵝抱團取暖陣”,有過很細緻的介紹:到了冬季,尤其是極寒冷的極夜,溫度低至-40多℃,帝企鵝就要聚到一起抱團取暖抵禦嚴寒,低至三、五隻,多達幾千只圍成一團。強壯的圍在外層,弱小的幼年企鵝被圍在內層。



並且這樣龐大的取暖陣內、外層是不斷更替的,不過由於帝企鵝臃腫的身軀,他們的速度並不快,但足以讓每一隻企鵝都能獲得足夠的取暖效果。但是他們這種內外替換的原因只是由於內部的企鵝太熱了。因為它們的皮毛之下的脂肪太厚了,已進化到抗寒的專業高級級別。

這樣的大型取暖陣是不會有企鵝凍死的。

可,凡事都有例外。如果有少數幼崽由於照顧不周或者是貪玩,就可能會飢寒交迫而死。



弄潮科學


企鵝抱團是動態的……也就是說,每過一段時間外圍的和內部的企鵝位置會發生轉換


女兆絲者東


答:企鵝是群居動物,而且群體意識很強,在非常寒冷的時候,企鵝們會挨在一起相互取暖,並以一定的小碎步移動位置,使得每一隻企鵝,都能來到中間躲避嚴寒。


這個問題提得有意思,如果最外層的企鵝因為寒冷被凍死,然後企鵝一層接一層倒下,估計企鵝早就滅絕了,實際情況並不是這樣的。

在南極寒冷的時候,企鵝會聚在一起取暖,隨著溫度的降低,聚集的企鵝也越來越多,捱得也越來越緊,之所以最外層的企鵝不會被凍死,原因有這麼幾點:

(1)企鵝皮膚下有厚厚的脂肪,最長能100多天不進食,還能抵禦南極的寒風,最外層的企鵝在極寒下也能堅持一段時間,實在堅持不住後,就會使勁往裡鑽,把其他企鵝換到外面;

(2)企鵝群會保持一定的小碎步,整體緩慢地移動,移動速度大約一分鐘十幾釐米,這種移動能交替改變外層企鵝的位置,從而使得每隻企鵝都有機會來到中間躲避嚴寒;

(3)由於熱量的積累,中間能達到30℃以上,這會讓中間的企鵝感覺太熱,於是中間的企鵝經常伸出頭來散熱,或者移動來給自己降溫,使得企鵝群逐漸散開,外層企鵝也就有機會擠進來;

正是以這樣的合作方式,企鵝群才得以在極寒的南極生存。


小企鵝會緊緊依偎在父母的腹部下方和雙腳之上(雄帝企鵝有一塊佈滿血管的的育兒袋),不過企鵝群在移動時,對小企鵝來說是非常危險的,一旦企鵝媽媽摔倒或者和小企鵝走散,就有可能壓死小企鵝。


意外還是有的,比如下圖,就是BBC紀錄片拍攝到的,企鵝媽媽不慎和小企鵝走丟,最後小企鵝被凍死的情景。


企鵝媽媽望著死去的小企鵝,久久不肯離去,而同伴在一旁安慰它。


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艾伯史密斯


怎麼可能呢,連企鵝都知道輪換,而人不會----自私!


用戶5908505311464


這個問題,可以從熱傳導的角度來考慮。企鵝自身會產生熱量,企鵝的羽毛會保護熱量儘量不流失。單個企鵝時,外層羽毛在保護著企鵝的熱量。而企鵝抱團時,外層企鵝的背部在流失熱量,其餘部分幾乎不流失熱量。所以,抱團取暖的原理就在於減小熱量流失的面積。

1、單體企鵝的熱量流失分析

單個企鵝,分為企鵝身體和羽毛兩部分。企鵝的身體部分會自發的產生熱量,這部分熱量由企鵝所吃的食物轉化而來。企鵝的羽毛則不會自發熱,主要起到隔熱的作用,以儘可能地保留熱量。企鵝身體部分是高溫區,而外部環境是低溫區。羽毛位於高低溫之間,此時隔熱的功效取決於羽毛的傳熱係數。羽毛的內層與身體接觸是高溫,羽毛的外層與空氣接觸時低溫。

所以,沒有羽毛的企鵝會由於熱量流失過快而冷死。實際上羽毛的傳熱係數都比較低,即不太容易傳熱,這樣有利於熱量的保護。我們人類冬季愛穿羽絨服就是因為羽絨服的傳熱係數低,能夠儘量低保留熱量。

2、抱團企鵝內外層的熱量流失分析

正常情況下,企鵝與外界空姐接觸的表面,都存在熱量的流失。抱團取暖後,內部的企鵝四周都被圍住,只剩上下的頭部和腳部與外界環境直接接觸,大大減小了散熱的表面積,更加利於熱量的保留。

對於外層企鵝來講,除了背部依然直接與外界環境接觸外,其他部分都與企鵝接觸,同樣也減小了散熱的面積。企鵝之間的所有接觸,都可以進行熱量的傳遞,這樣子內層的高溫也可以傳遞到外層的企鵝身上,獲得額外的熱量來源。


3、總結

抱團取暖後的外層企鵝,大大減小了與外界環境直接接觸的表面積,也就是降低了散熱面積,減小了熱量的流失。此外,還可以獲得內層企鵝傳遞過來的額外的熱量,獲得的熱量多餘流失的熱量。所以外層企鵝並不會被凍死。


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