這種企鵝換毛的方式有點(diǎn)特別，最近它們有了一些麻煩……

出品：科普中國

作者：蘇澄宇（科普創(chuàng)作者）

監(jiān)制：中國科普博覽

編者按：為解碼生命科學(xué)最新奧秘，科普中國前沿科技項(xiàng)目推出“生命新知”系列文章，精選生命科學(xué)領(lǐng)域前沿成果，第一時(shí)間用通俗語言進(jìn)行解讀。讓我們深入生命世界，探索無限可能。

在文章開始前，我們把目光轉(zhuǎn)移到一頭來自南喬治亞島的海獅。

南喬治亞島的海獅

（圖片來源：John Eastcott）

它看起來好像不太開心，理由很簡單，它身上粘了一身不屬于自己的毛。這片土地剛好是王企鵝的地盤，恰逢王企鵝的換毛期，遍地都是冬天換下的絨毛剛好海獅在泥地里打了個(gè)滾，全身便粘上了白色的羽毛，看起來有點(diǎn)狼狽和好笑。

不只是王企鵝，所有的企鵝都會換毛，這是一個(gè)尷尬的時(shí)期。王企鵝小時(shí)候換毛的時(shí)候就像獼猴桃的皮剛剝一半，黃眼企鵝則像穿了一件破舊的羽絨服……

帝企鵝換毛

（圖片來源：metro）

所有這些企鵝都經(jīng)歷每年一次的劇烈換毛過程，期間會禁食，并且新羽毛的生長先于舊羽毛的脫落。

黃眼企鵝換毛

（圖片來源：Britannica）

換毛的原因主要為了保溫和防水。企鵝生活在寒冷的環(huán)境中，羽毛的保溫性對它們保持體溫至關(guān)重要。隨著時(shí)間的推移，舊羽毛會逐漸失去其保溫和防水功能。通過換毛，企鵝能夠更新羽毛，從而確保新羽毛具有最佳的保溫和防水性能，幫助它們在極端寒冷的環(huán)境中保持體溫。

有一種企鵝換起毛來有點(diǎn)不太一樣，它就是巴布亞企鵝，它換毛過程中新羽毛的合成先于舊羽毛的脫落，因此在初期會有雙層羽毛存在，變得超級蓬松，相當(dāng)于一次穿了兩層毛衣，這可把企鵝給熱壞了。

一只巴布亞企鵝有雙層羽毛(左圖)，另一只則剛剛開始換毛(右圖)。

（圖片來源：Agnès Lewden）

這是完全有可能的，因?yàn)樵诎筒紒喥簌Z換羽初期，當(dāng)新羽毛正在生長并開始出現(xiàn)在皮膚表面，而舊羽毛尚未完全脫落時(shí)，企鵝會處于高代謝狀態(tài)以支持新羽毛的快速生長。這時(shí)候雙層羽毛能較好阻隔熱量，自身代謝又大量產(chǎn)熱，高代謝和高熱絕緣的組合下自然會有過熱的風(fēng)險(xiǎn)。

巴布亞企鵝

（圖片來源：wiki）

為了驗(yàn)證這一觀點(diǎn)，2022年的夏末秋初，法國布雷斯特大學(xué)的阿涅斯·盧登（Agnès Lewden）來到布雷斯特的水族館，找來31只企鵝做研究。

科學(xué)家使用熱成像相機(jī)每天早上測量企鵝不同部位的表面溫度，包括軀干、眼周、嘴部、鰭和腳部。熱成像相機(jī)能夠檢測物體表面發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)據(jù)。

首先，巴布亞企鵝的換羽期分為7個(gè)階段，科學(xué)家親切地將“M2階段”換毛初期穿兩層毛的時(shí)候稱為爆米花階段。

巴布亞企鵝的換羽期

（圖片來源：參考文獻(xiàn)1）

通過熱成像，科學(xué)家弄清楚了巴布亞企鵝換羽期表面溫度的變化。下圖使用了從10°C到32°C的顏色標(biāo)尺，顏色從藍(lán)色（較低溫度）到黃色（較高溫度）漸變。

熱成像顯示巴布亞企鵝換羽期表面溫度的變化

（圖片來源：參考文獻(xiàn)1）

可以很明顯地看出，B中的企鵝在所有階段中呈現(xiàn)了最低的軀干體表溫度。那會正處于第一次脫落舊羽毛（M3）的時(shí)候，體表出現(xiàn)較多的低溫度顏色（藍(lán)色和紫色），從約16攝氏度降到15攝氏度。這表明雙層羽毛的存在增加了熱絕緣性，毛衣穿兩件還是很熱的。

同時(shí)，雖然企鵝軀干溫度低了，但眼周區(qū)域還是有很高的溫度（很亮）。由于眼周皮膚較薄，血管豐富，這一部位的溫度變化能夠較好地反映出企鵝的核心體溫。換句話說，當(dāng)核心體溫升高時(shí)，眼周區(qū)域的溫度也會相應(yīng)升高。

通過軟件計(jì)算，科學(xué)家計(jì)算出了在M3時(shí)，眼周區(qū)域溫度從約30℃升到32℃，并在中期階段一直（M3到M5）保持較高水平。而眼周溫度的升高可能是企鵝通過眼周區(qū)域散熱的表現(xiàn)，腳、喙和鰭在熱像中也發(fā)出白光，也是一個(gè)道理。

在舊羽毛階段（M1）時(shí)，巴布亞企鵝熱絕緣性較差，熱量都跑出來了，此時(shí)表面溫度較高。所以舊羽毛真的不保溫，一定要換羽。隨著舊羽毛的脫落和新羽毛的長出，軀干表面溫度逐漸回升，最終在新羽毛完全長出時(shí)（M7）恢復(fù)到初始水平。

巴布亞企鵝在換羽初期，穿兩層毛衣的時(shí)候更保溫，連體溫都升高了。但好在雙層毛衣只有軀干有，眼周、嘴部、鰭和腳部還是毛比較少的，相當(dāng)于散熱的出口。這些區(qū)域溫度的升高有助于企鵝通過輻射和對流將體內(nèi)多余的熱量散發(fā)出去，從而維持核心體溫的穩(wěn)定。

當(dāng)然，巴布亞企鵝還有其他調(diào)節(jié)體溫的方式。有研究表明，企鵝在換羽期間通過增加外圍血流量來調(diào)節(jié)體溫。

正在照顧雛鳥的巴布亞企鵝

（圖片來源：wiki）

在全球變暖的背景下，科學(xué)家擔(dān)心，巴布亞企鵝的雙層毛衣可能會讓它增加“中暑”的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)榄h(huán)境溫度升高可能導(dǎo)致企鵝在換羽期間面臨更大的熱應(yīng)激，需要通過更多的散熱機(jī)制來調(diào)節(jié)體溫。

不過，生物總有一定的適應(yīng)能力。2019年的一項(xiàng)關(guān)于南極半島巴布亞企鵝的研究發(fā)現(xiàn)，這些企鵝在氣候變化背景下，其分布范圍擴(kuò)大，并在新的無冰棲息地上建立新的繁殖群體，這表明巴布亞企鵝在一定程度上能夠適應(yīng)環(huán)境變化。

另一項(xiàng)研究使用DNA分析方法，評估了過去氣候變化對巴布亞企鵝種群的影響，發(fā)現(xiàn)它們在歷史上已經(jīng)展示出較強(qiáng)的適應(yīng)能力。這些結(jié)果可以幫助預(yù)測未來氣候變化對企鵝種群的潛在影響。

然而，隨著氣候變化的進(jìn)一步加劇，企鵝將面臨更多不確定性，保護(hù)其棲息地和食物供應(yīng)仍是至關(guān)重要的措施。

參考文獻(xiàn)：

1.Lewden A, Halna du Fretay T, Stier A. Changes in body surface temperature reveal the thermal challenge associated with catastrophic moult in captive gentoo penguinsJ. Journal of Experimental Biology, 2024, 227(11).

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