隨著炎炎夏日的到來(lái),衣柜里厚重的冬衣早已被輕薄的夏裝所取代。當(dāng)收拾冬衣的時(shí)候,不知你有沒(méi)有過(guò)疑惑,為什么羽絨服可以像夏裝一樣輕,卻又那么保暖呢?
1. 羽絨為什么那么保暖?
羽絨不同于羽毛,(用于服裝生產(chǎn)的)羽絨生長(zhǎng)在雛鴨、雛鵝的體表以及鴨、鵝的正羽根部,呈絨毛狀,其羽枝柔軟、羽小枝細(xì)長(zhǎng);羽毛生長(zhǎng)在鴨、鵝的體表,雖然質(zhì)地很輕,卻有一定的韌度,不像羽絨那么柔軟。
羽絨的基本構(gòu)成單位是單根或多根維管束構(gòu)成的維管束細(xì)胞。在這些維管束表面有一層細(xì)胞膜,主要由兩種具有疏水性能的大分子構(gòu)成,這樣形成的維管束細(xì)胞呈卷曲狀,所以羽絨里面有著大量的孔隙,這些孔隙可以儲(chǔ)存一定量的空氣。同時(shí),羽絨纖維結(jié)構(gòu)中的羽絲之間存在斥力,這使得羽絲之間并不是緊貼在一起的,而是保持一定的距離,進(jìn)一步提高了羽絨儲(chǔ)存空氣的能力,這就是羽絨保暖的關(guān)鍵。
來(lái)源|pexels
熱量的傳遞有三種方式,即熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流以及熱輻射。熱傳導(dǎo)通過(guò)相互接觸傳遞熱量,比如我們用熱水袋捂手。熱對(duì)流通過(guò)流動(dòng)介質(zhì)傳遞熱量,比如冬天房子里的暖風(fēng)空調(diào)讓整個(gè)房間變得溫暖。熱輻射通過(guò)輻射電磁波傳遞熱量,比如人們曬太陽(yáng)取暖。
因?yàn)榱鲃?dòng)空氣容易帶走熱量,所以相對(duì)靜止空氣的熱傳導(dǎo)系數(shù)低,能夠作為熱傳遞的屏障,靜止空氣越多,隔熱保暖效果越好。羽絨的結(jié)構(gòu)使其能夠大量地儲(chǔ)存空氣,因此填充了羽絨的衣服保暖性能極好,而且這種性能會(huì)隨著充絨量的增加(即蓬松度的增加)不斷提升。
羽絨越蓬松,越保暖
來(lái)源|百度百科
2. 穿著“羽絨服”的鳥(niǎo)兒怎么過(guò)夏天?
鳥(niǎo)類都長(zhǎng)有羽毛,在羽毛之下體表之上又有羽絨,靠著這些羽毛和羽絨,鳥(niǎo)兒們熬過(guò)了一冬又一冬。但是夏天到來(lái)的時(shí)候,這身羽毛和羽絨卻會(huì)對(duì)體表散熱造成阻礙,鳥(niǎo)兒不怕熱嗎?
“含絨量”非常高的金冠戴菊
來(lái)源|百度百科
實(shí)際上,大部分鳥(niǎo)兒都不能承受過(guò)高的體溫,這可能會(huì)導(dǎo)致其休克甚至死亡。再加上鳥(niǎo)兒經(jīng)常處于飛行狀態(tài)且基礎(chǔ)代謝率較高,在同一氣溫環(huán)境下,鳥(niǎo)兒感受到的溫度比我們感受到的要更高一些,所以鳥(niǎo)兒確實(shí)需要通過(guò)一些特殊的方式來(lái)幫助自己降溫。
在了解鳥(niǎo)兒降溫的技巧之前,首先必須明確一個(gè)事實(shí):并非所有鳥(niǎo)兒都全身長(zhǎng)滿羽毛。實(shí)際上,全身覆羽的鳥(niǎo)兒只是少數(shù),比如企鵝。企鵝主要生活在南極,考慮到南極酷寒的氣候,這里的企鵝并不需要過(guò)分擔(dān)憂是否會(huì)在夏天中暑;而生活在其他地區(qū)的企鵝比如加拉帕戈斯企鵝,可以“泡”在海水中給自己降溫。
來(lái)源|unsplash
大部分鳥(niǎo)兒的體表分為羽區(qū)和裸區(qū),即生長(zhǎng)羽毛的區(qū)域和不生長(zhǎng)羽毛的區(qū)域,而裸區(qū)正是鳥(niǎo)兒散熱的重要通道。氣溫升高時(shí),鳥(niǎo)兒會(huì)抬起羽毛,讓裸區(qū)暴露在空氣中,以散發(fā)部分熱量。如果氣溫持續(xù)升高,鳥(niǎo)兒會(huì)像人類一樣,通過(guò)擴(kuò)張毛細(xì)血管,增加血流量來(lái)釋放熱量。鳥(niǎo)兒體表的裸區(qū)面積比較小,因此鳥(niǎo)兒會(huì)更加高效地增加血流量。
單雞冠普通來(lái)亨雄雞的羽區(qū)和裸區(qū)
來(lái)源|《羽毛:自然演化中的奇跡》
有些鳥(niǎo)兒,比如鷗和鷺,能夠使自己裸露的腿腳處的血流量增加20倍之多,以便迅速地將熱量釋放到空氣中。還有些鳥(niǎo)兒在飛行過(guò)程中會(huì)把兩腿垂下來(lái),其目的也是散熱。一些鳥(niǎo)兒甚至?xí)ㄟ^(guò)眼部周圍的裸皮以及嘴部來(lái)散熱,所以很多熱帶的鳥(niǎo)兒都進(jìn)化出了大嘴,以擴(kuò)大體表散熱的面積。
鳥(niǎo)兒飛行時(shí)將兩腿垂下散熱
來(lái)源|unsplash
氣囊是與肺部相連的囊狀結(jié)構(gòu),鳥(niǎo)兒主要有9個(gè)氣囊,這些氣囊包裹著它們的內(nèi)部器官,并且延伸到了腿部和翅膀的骨骼內(nèi)部。鳥(niǎo)兒吸氣時(shí),氣體不會(huì)直接進(jìn)入肺部,而是進(jìn)入第一個(gè)氣囊;呼氣時(shí),之前吸入的氣體才進(jìn)入肺部。再次吸氣時(shí),第一次吸入的氣體會(huì)被推入第二個(gè)氣囊,而剛剛吸入的氣體進(jìn)入第一個(gè)氣囊……如此反復(fù),鳥(niǎo)兒吸入的氣體會(huì)在其體內(nèi)持續(xù)流動(dòng)并帶走熱量,這樣高效的呼吸系統(tǒng)不斷幫助鳥(niǎo)兒散發(fā)熱量,使其在炎熱的天氣下保持穩(wěn)定的體溫。
來(lái)源|百度百科
我們從鳥(niǎo)兒的身上發(fā)現(xiàn)了可以保暖的羽絨,由此又開(kāi)始尋找鳥(niǎo)兒如何避暑的答案,也許在研究這個(gè)問(wèn)題的同時(shí),科學(xué)家們又產(chǎn)生了新的疑惑,大自然神秘的魅力和人類進(jìn)步的動(dòng)力就在于此。