Потеря тепла утками из-за ног, погруженных в холодную воду

Потеря тепла утками из-за ног, погруженных в холодную воду

Температура клоаки оставалась постоянной во время эксперимента - 39,9 C

Рис1. схема эксперимента

Лапы птиц играют важную роль в регулировании внутренней температуры, в естественных условиях они должны быть участками значительных потерь тепла при погружении в холодную воду или при контакте со льдом. Однако потерю тепла во время холодного стресса можно существенно уменьшить, изменив характер кровотока к стопам или за счет передачи тепла от артериальной к венозной крови в сосудистых сетках. Тем не менее, поскольку ткани лапок птиц предположительно поддерживаются на уровне 0 C или выше, то ноги должны терять некоторое количество тепла. Авторы ожидали, что при температурах ниже точки замерзания потребуется дополнительное тепло, чтобы ноги не замерзли, и что это количество тепла будет увеличиваться с понижением температуры. Поэтому они использовали калориметрические измерения, чтобы определить точное количество тепла, теряемого ступнями крякв, когда ступни погружены в жидкость при низких и минусовых температурах.

7 взрослых крякв использованы в экспериментах. 3 отловлены в дикой природе, 4 выведены в инкубаторе. Все в возрасте не менее 1 года. Перед использованием их держали в уличных загонах с доступом к воде для купания и кормили товарным кормом для птиц. Средняя масса составила 0,989 кг. Потери тепла от голой части лапок уток определялись непосредственно в калориметре, в который были погружены лапы. Он состоял из двух вложенных друг в друга коробок, сделанных из термостабильного пластического материала (текстолита) и разделенных изоляцией низкой плотности из полистирола. Калориметр располагался в рабочей части охлаждаемой водяной бани, температура которой поддерживалась в пределах 0,5 C от температуры калориметра. Температура калориметра измерялась кварцевым термометром Hewlett Packard (модель 2801A). Уровень жидкости в калориметре поддерживался постоянным путем регулирования уровня во внешней водяной бане. Объем калориметрической бани (1600 см3), поддерживаемый во время экспериментов, всегда находился в пределах 1% от объема во время калибровки. При температурах 0 C и ниже нуля использовали водный раствор глицерина 36%.

Потребление кислорода измеряли в системе с открытым потоком. Воздух из помещения втягивался с постоянной скоростью через маску, надетую на голову утки. Скорость потока (V) варьировалась от 88 до 94 см3s-1 и превышала прогнозируемый минутный объем дыхания крякв более чем в 10 раз, что гарантировало отсутствие потери выдыхаемого воздуха. Концентрация кислорода в комнатном воздухе (Fro,) и в удаленном воздухе маски (FEO,) определялась пропусканием аликвотной пробы воздуха (4,2 см3/с) через парамагнитный анализатор кислорода Beckman G2. Клоаку птиц и подкожную температуру измеряли с помощью сварных медно-константановых термопар (диаметр проволоки 0,12 мм), покрытых поливинилом и записывающего потенциометра Leeds and Northrup (Speedomax G). Систематическая погрешность температур, полученных с помощью этой системы, не превышает 0,03 C. Термопары клоак экранированы полиэтиленовой трубкой и вставлены в клоаку на глубину 4 см. Подкожную температуру измеряли под боковой дорсальной поверхностью центрального переднего пальца стопы и боковой поверхностью предплюсны.

Потеря тепла ногами и потребление кислорода измерялись при различных температурах с разницей в 4 C, от -8 C до 24 C. Измерения при каждой из этих температур были выполнены в течение 12 часов. Утка помещалась ногами в калориметр, и когда потребление кислорода оставалось стабильным в течение 15 минут, впускной и выпускной клапаны калориметра закрывались одновременно. Затем регистрировали повышение температуры калориметрической бани. Одновременная регистрация потребления кислорода и температуры калориметра производилась в течение 5-15 мин. Потери тепла от ног утки оставались относительно постоянными при температурах ванны от 0 C до 20 C. Средняя скорость потери составила 0,48 Вт (0,42 ккал/ч), что составляет всего 3-6,6 секунды от одновременной метаболической выработки тепла животным. При 0 C и ниже, потеря тепла от ступней была больше. Максимальный зарегистрированный показатель составлял 3,23 Вт (2,78 ккал/ч) при температуре -8 C, что составляло 18,3% от метаболического производства тепла.

Потребление кислорода обратно пропорционально температуре воздуха ниже 24 C. Однако скорость, с которой она увеличивалась с понижением температуры, не была постоянной. При температуре ниже 0 C потребление кислорода увеличивалось в два раза: с 0,25Вт (0,22 ккал) до 0,5Вт (0,43 ккал). Изменение скорости потребления кислорода соответствовало изменению скорости потери тепла от погруженных ножек на 0,31 Вт (0,27 ккал). Температура клоаки птиц оставалась постоянной во время эксперимента - 39,9 C.

Делберт Л. Килгор (Delbert L. Kilgore), Кнут Шмидт-Нильсен (Knut Schmidt-Nielsen), Университет Дьюка (Duke University), напечатали труд "Потеря тепла утками из-за ног, погруженных в холодную воду" в журнале "Кондор", 77(4), сс. 475-478, 24 января 1975 г.