夏天降温小妙招:尿在脚上
“热!热!”随着中国各地进入烤箱或蒸笼模式,大家变得汗流浃背。35℃的1克水,汽化可以带走2426焦的热量,所以利用汗水蒸发散热是非常有效的手段。
出汗在我们看来再普通不过,其实在自然界,动物散热的办法千奇百怪,比如吐唾沫、在脚上撒尿……甚至跟我们关系甚远的昆虫,居然和人类一样拥有“出汗”的技能。
锦箱龟通过吐唾沫散热|Peter Paplanus / Wikimedia Commosn
汗、喘气和口水
在动物当中,人的排汗量是独一无二的。猴子每小时每平方米皮肤排出的汗只有八九十克,人类可以超过800克!所以,人类在高温环境下行走的耐力,在哺乳类里也是独一无二的。
哺乳动物有两种汗腺——大汗腺(apocrine gland)和小汗腺(eccrine gland)。大汗腺通常散布于全身有毛发的地方,分泌的是黏糊糊的混合液体,含有脂肪、蛋白质等;小汗腺很少,集中在四足掌心,分泌物99%以上是水。一些动物比如马,利用大汗腺排汗散热。人类则利用小汗腺排汗,几乎所有体表的汗腺都是小汗腺,大汗腺集中存在于腋下、乳晕和隐私处。
皮肤腺体的解剖图,编号7(红圈)是小汗腺,编号8(蓝圈)是大汗腺 | www.hegasy.de
其他动物的排汗量比不过人类,不过它们会用其他方式散热,例如喘气。喘气是温血动物最普遍的散热方式,最常见到的就是狗在夏天张着嘴“呼哧呼哧”的样子。喘气使上呼吸道的水分蒸发,呼吸道表层有丰富的血管,蒸发带走的热量让血液降温,血液流通再进一步使全身变凉。
狗吐舌头并不是用舌头排汗,而是提高舌头表面和空气的接触面积 | Pixabay
但喘气也有其局限性。呼吸道的表面积有限(狗会吐舌头来增加蒸发表面积),热量散失的效率也有限。喘气的浅快呼吸,时间长了肺部的二氧化碳出不来,会蓄积导致酸中毒。而且四足动物快跑的时候,躯干会前后屈伸,阻碍横膈膜的收缩。所以它们没办法一边像手风琴一样伸缩一边喘气。
另一个办法是用别的水作为汗的补充。大红袋鼠(Macropus rufus)有汗腺但不发达,只有在运动时才出汗,热的时候它会舔手臂,让唾液取代汗带走热量。袋鼠的前腿毛发稀疏,水分容易蒸发,而且表层有发达的血管网,可以完成热量交换的任务。
袋鼠通过舔手臂散热 | Pixabay
有趣的是,锦箱龟(Terrapene ornata)热的时候也会“口吐白沫”,吐出大量唾液,利用口腔和呼吸道的水分蒸发带走热量。
会出汗的蝉
美国亚利桑那州沙漠里的阿帕奇蝉(Diceroprocta apache),专挑一年中最热的盛夏时期羽化,而且在最热的中午鸣叫求偶,可谓是把命悬在火海油锅之上。沙漠中的气温最高能达到48℃,而蝉体温达到45.6℃,就会失去肌肉控制,坠落到火热的沙子里活活烫死。
阿帕奇蝉 | Steven Kurniawidjaja / inaturalist
拥抱酷热的好处是能避开捕食者。春季比较凉快,但此时鸟正在繁殖,对食物的需求大,夏天的正午,捕食蝉的鸟和蜂,更是不敢出来活动。阿帕奇蝉在极热的时候会停止活动,躲到叶子的阴影下。不过,真正让它在昆虫中大放异彩的,是“出汗”的能力。阿帕奇蝉的胸部和腹部表面有许多小孔,可以排水蒸发降温,在一小时内,它可以排出体内1/3的水。
阿帕奇蝉体表的小孔 | NEIL F. HADLEY et al. / J. exp. Biol. (1989)
沙漠里水毋庸置疑是宝贵的。但阿帕奇蝉拥有用之不竭的水源:植物木质部的汁液,成分几乎都是水。因为树汁的营养密度太低,蝉会不停地排泄水分(夏天在树下,可能会被蝉尿一脸),阿帕奇蝉用来给自己降温,也算是废物利用。
鸟:细水长流
鸟不出汗,于是一些鸟类如鹳、美洲鹫,在蒸发降温方面走上了另一条道路。在血管丰富且没有毛的腿和脚上排泄,让水分蒸发,带走热量。
红头美洲鹫(Cathartes aura)平时出恭是朝后喷,在炎热环境下,红头美洲鹫会改成朝下滴,把排泄物洒在脚上。这种排泄物含水量达到95%,而且一次只有很少的量(5毫升)。
炫酷的光头大佬 | Juan Rodolfo Lillo Lobos / J. exp. Biol. (1989)
虽然美洲鹫的腿和脚面积不大,洒在上面的水分也不多,但这个“散热器”非常高效。实验显示,把红头美洲鹫的腿暴露在常温环境里,洒上2.5毫升的水,再用电扇吹加速蒸发,即使它身体的其余部分都关在50℃的高温箱子里,也能维持体温稳定。
在这方面,美洲鹫还有一个优势:鸟是节水模范。鸟的氮代谢产物是无毒的尿酸,而哺乳动物是有毒的尿素,后者需要大量的水来冲淡排出(尿),而鸟不用。红头美洲鹫能超过一年不喝水,只从吃的肉里获取水分。因为善于节水,在必须排泄散热的时候,即使没有水喝,它也有节省下来的水分可用。为了散热,红头美洲鹫能在4个小时里排泄40次,可谓是“细水长流”了。
鸟类的节水天赋也帮助它们适应沙漠生活 | Andy Reago & Chrissy McClarren / wikimedia
红头美洲鹫除了排泄,还能通过喘气和伸长光秃秃的脖子散热,它的分布很广,跟耐热能力自然是分不开的。你可能觉得大汗淋漓影响形象,其实你应该庆幸,我们没有走上鸟类的道路。
参考文献
作者:小袋熊
编辑:pee pee shrimp
题图来自Pixabay
炎境生灵
百岁兰
骆驼
蝉
本文来自物种日历,欢迎转发
如需转载请联系sns@guokr.com