Qui in Florida, a volte mi dimentico delle condizioni ghiacciate che gli uccelli (e le persone) del nord devono sopportare e mi sono chiesto, perché le zampe delle anatre non si congelano? Ma quando penso alla mia educazione alle Cascate del Niagara, uno degli adattamenti più straordinari che posso ricordare sono i telescopi, gli smerghi, gli occhi dorati e altre anatre subacquee che vivono dentro e sul gelido fiume Niagara. Anche le quasi 20 specie di gabbiani che migrano dalla Groenlandia e dalla Siberia alla regione del Niagara in inverno sono sorprendenti. Immagina quanto siano difficili queste condizioni per favorire l'alta temperatura media di gennaio di 32,2 gradi F alle Cascate del Niagara. Oltre a questi uccelli, le nostre oche e anatre domestiche sono ben attrezzate per affrontare le temperature gelide.

Gli uccelli acquatici, inclusi pinguini e fenicotteri, hanno sistemi di scambio termico controcorrente nelle gambe. Ciò consente loro di mantenere quei piedi immersi in acqua gelida o di rimanere sul ghiaccio per ore senza le conseguenze del congelamento. Oltre all'acqua fredda, i fenicotteri si sono adattati a stare in piedi o bere acqua quasi bollente.

Allora, perché i piedi delle anatre non si congelano? Come noi, tutti gli uccelli sono omeotermici, noti anche come a sangue caldo. La loro temperatura corporea rimane la stessa indipendentemente dal tempo. Quando gli uccelli stanno in condizioni di freddo gelido, il sangue caldo dal corpo scende nelle gambe dell'animale. Questo viaggia accanto alle vene che riportano il sangue freddo dai piedi al corpo caldo. Poiché le arterie e le vene sono vicine l'una all'altra, il sangue caldo si raffredda e il sangue freddo si riscalda. Dal momento che il sangue freddo si riscalda, non abbassa la temperatura interna del corpo così gravemente come farebbe in un pollo o in noi, per esempio. Il sangue caldo è più fresco quando raggiunge le estremità dei piedi rispetto alla temperatura corporea.

"C'è molto sul sistema di scambio in controcorrente che non sappiamo, in particolare quando si tratta di differenze interspecifiche", afferma la dott.ssa Julia Ryeland. Il Dr. Ryeland è professore alla Western Sydney University presso il Center for Integrative Ecology. “Ci sono buone prove, tuttavia, che la morfologia gioca un ruolo importante nella capacità delle diverse specie di resistere al caldo estremo e al freddo estremo. Il nostro lavoro si basa sulla regola di Allen, un'estensione della teoria di Bergman. Insieme, questi suggeriscono che gli animali si evolvono per far fronte a raffreddori estremi essendo di taglia grande con appendici più piccole (e viceversa per il caldo estremo), che è stato testato e confermato per un certo numero di taxa".

"Ci sono ovviamente una serie di fattori diversi che potrebbero anche influenzare questo, inclusi altri meccanismi per far fronte alle temperature estreme, ad esempio la migrazione", afferma il dottor Ryeland. "Abbiamo dimostrato che gli uccelli possono ridurre l'impatto della perdita o del guadagno di calore apportando modifiche posturali, ma questo è probabilmente efficace solo in una certa misura e, in quanto tale, si ottiene una pressione evolutiva per morfologie diverse in climi diversi".

Poiché lo scambio di calore avviene quando c'è una differenza tra gli oggetti, maggiore è la differenza di temperatura, più veloce sarà lo scambio. Se non c'è una grande differenza, lo scambio di calore è lento.

La vasocostrizione è quando i vasi sanguigni sono limitati. Ciò consente al sangue ossigenato di andare ancora alle ali e ai piedi senza perdere molto calore. Negli animali in cui si verifica il congelamento, questa restrizione è così estrema che provoca il congelamento del fluido nel tessuto in cristalli di ghiaccio. Ciò consente al flusso sanguigno di essere reindirizzato dalle estremità e di concentrarsi sugli organi vitali.

Oltre allo scambio di calore in controcorrente, gli uccelli hanno molti altri adattamenti per aiutarli a superare il freddo. La loro ghiandola lisciante aiuta a impermeabilizzare le loro piume. Stare su un piede riduce lo scambio di calore dai loro corpi caldi all'ambiente freddo, quindi è più efficiente dal punto di vista energetico. La pelle squamosa limita anche la perdita di calore. Mentre alcuni uccelli infilano il piede nel caldo piumaggio, altri si accovacciano per coprire entrambi i piedi. Alcuni uccelli mangiano di più in autunno per accumulare strati di grasso. Gli uccelli solleveranno anche le loro piume, che fungono da isolamento, oppure potrebbero rannicchiarsi insieme. A causa di questi adattamenti, solo il 5% della perdita di calore avviene attraverso i loro piedi e il resto attraverso i loro corpi piumati! Ora anche tu conosci la risposta al perché i piedi delle anatre non si congelano?