ここフロリダでは、北の鳥（そして人々）が耐えなければならない氷の状態を忘れることがあります。なぜアヒルの足が凍らないのだろうかと思いました。しかし、私のナイアガラの滝の育成について考えるとき、私が思い出すことができる最も注目すべき適応の1つは、氷のように冷たいナイアガラ川の中や上に住むオオホシハジロ、マーガンサー、ホオジロガモ、その他のスズガモです。冬にグリーンランドとシベリアからナイアガラ地域に移動する約20種のカモメも驚くべきものです。ナイアガラフォールズの1月の平均最高気温である華氏32.2度を好むために、これらの条件がどれほど難しいか想像してみてください。これらの鳥に加えて、私たちのガチョウとアヒルは氷点下の気温に対処するための設備が整っています。

ペンギンやフラミンゴを含む水鳥は、脚に向流熱交換システムを備えています。これにより、凍傷の影響を受けることなく、足を氷のような冷たい水に沈めたり、氷の上に何時間も置いたりすることができます。冷水に加えて、フラミンゴは沸騰したお湯の中に立ったり飲んだりするのに適しています。

では、なぜアヒルの足が凍らないのですか？私たちのように、すべての鳥は温血動物としても知られている恒温動物です。彼らの体温は天候に関係なく同じに保たれます。鳥が氷のように冷たい状態で立つと、体からの暖かい血が動物の足に流れ込みます。これは、足から冷たい血を暖かい体に戻す静脈の隣を移動します。動脈と静脈が近接しているため、熱血が冷え、冷血が温まります。冷血は熱くなるので、たとえば鶏や私たちのように体温をそれほど下げることはありません。温血動物は、体温に比べて足の先端に達すると冷たくなります。

「特に種間の違いに関しては、私たちが知らない向流交換システムについてはたくさんあります」とジュリア・ライランド博士は言います。ライランド博士は、ウェスタンシドニー大学の統合生態学センターの教授です。 「しかし、形態は、極度の暑さと極度の寒さに耐えるさまざまな種の能力に大きな役割を果たしているという良い証拠があります。私たちの仕事は、バーグマンの理論の拡張であるアレンの法則に基づいています。これらを合わせると、動物は、多くの分類群でテストおよび確認されている、サイズが大きく、付属肢が小さい（極端な暑さの場合はその逆）ことによって、極端な寒さに対処するように進化することが示唆されます。」

「明らかに、これに影響を与える可能性のあるさまざまな要因がいくつかあります。たとえば、移動など、極端な温度に対処するための他のメカニズムも含まれます」とライランド博士は言います。 「鳥は姿勢を調整することで熱の損失や増加の影響を軽減できることを示しましたが、これはある程度効果的である可能性が高いため、さまざまな気候の下でさまざまな形態に対する進化の圧力がかかります。」

物体間に差がある場合に熱交換が発生するため、温度差が大きいほど交換が速くなります。大きな違いがなければ、熱交換は遅いです。

血管収縮は、血管が制限されている場合です。これにより、酸素を含んだ血液は、多くの熱を失うことなく、翼と足に行き渡ることができます。凍傷が発生する動物では、この制限が非常に厳しいため、組織内の液体が凍結して氷の結晶になります。これにより、血流を四肢からリダイレクトし、重要な臓器に集中させることができます。

向流熱交換に加えて、鳥は彼らが寒さを乗り越えるのを助けるために他のいくつかの適応を持っています。彼らの尾腺は彼らの羽を防水するのを助けます。片足で立つと、暖かい体から冷たい環境への熱交換が減るので、エネルギー効率が高くなります。うろこ状の肌も熱損失を制限します。暖かい羽に足を押し込む鳥もいれば、しゃがんで両足を覆う鳥もいます。一部の鳥は、脂肪層を構築するために秋にもっと食べます。鳥はまた、断熱材として機能する羽を鳴らしたり、一緒に群がったりすることがあります。これらの適応により、熱損失の5％のみが足から発生し、残りは羽毛のある体から発生します。今、あなたも、アヒルの足が凍らない理由の答えを知っていますか？