南極的企鵝在冬季長時間踩在冰雪上，它們的腳為什麼不會凍壞？幾年前我曾聽到收音機裡講，說科學家發現企鵝的腳內有一套獨特的輔助血液迴圈系統，可以防止它們的腳被凍壞。
此後我就再也沒有看見過有關這方面的資料或解釋。
我也請教過一些研究企鵝的科學家，他們都未能給我一個滿意的答覆。
企鵝同其他生活在寒冷地區的鳥類一樣，都已經適應了寒冷的氣候，能夠儘可能少地散失熱量，保持自己身體主要部分溫度在40℃左右。
但是它們的腳卻很難保暖，因為腳上既不長羽毛，也沒有鯨脂一類脂肪的防護，而且還有相對來說很大的面積（寒帶地區的哺乳動物也是如此，比如說北極熊）。
於是，企鵝透過兩種機制來防止腳被凍壞。
一種機制，是透過改變向雙腳提供血液的動脈血管的直徑來調節腳內的血液流量。
當寒冷時，減少腳部的血液流量；當比較溫暖時，增加血液流量。
其實我們人類也有類似的機制，所以我們的手和腳在我們感到冷時會變得蒼白；當覺得暖和時，則變得紅潤。
這樣一種調節機制極其複雜，由腦部的下丘腦控制，需要神經系統和各種激素的參與。
此外，企鵝在其雙腳的上層還有一種“逆流熱交換系統”。
向腳提供溫暖血液的動脈血管分叉為許多的小動脈血管，同時，在腳部變冷的血液又透過與這許多動脈小血管緊挨在一起的數目相同的靜脈小血管流回。
這樣，動脈小血管內溫暖血液的熱量就傳遞給了與之緊貼的靜脈小血管內的逆流冷血，結果，真正帶到腳部的熱量其實是很少的。
在冬季，企鵝腳部的溫度僅保持在冰點溫度以上1~2℃，這樣就最大限度地減少了熱量散失，同時也防止了腳被凍傷。
鴨子和鵝的腳也有類似的結構，但是，若把它們圈在溫暖的室內飼養，過幾個星期再把它們放回冰天雪地裡，那麼它們雙腳貼地的一面就會被凍壞。
這是因為它們的生理活動已經適應了溫暖的環境，通向腳部的血流實際上已經被切斷，此時再回到寒冷環境，腳部的溫度就會下降到冰點以下。
我無法對企鵝是否有輔助血液迴圈系統發表看法，不過，企鵝的腳不會凍壞之謎，是可以從生物化學的角度來加以部分說明的，而且很有意思。
氧與生物體內的血紅蛋白結合，通常是一種強烈的放熱反應。
一個血紅蛋白分子吸收和新增氧原子，要釋放出大量的熱量（DH）。
在相反的逆反應中，當血紅蛋白分子釋放出氧原子時，通常會吸收同等數量的熱量。
然而，氧化反應和脫氧反應發生在生物體的不同部分，也就是說發生兩種反應所在的分子環境不同（比如說酸度不同），整個過程的結果，則是熱量的散失或增加。
這DH的實際數值，可以因物種的不同相差很大。
具體到南極企鵝的情形，在包括腳在內的外圍冷組織中，DH值要比人類小得多。
這就帶來兩個好處。
首先，在進行脫氧反應時，企鵝的血紅蛋白所吸收的熱量大為減少，於是，它的雙腳就不容易凍壞。
第二個好處來自熱力學定律。
根據熱力學定律，任何一種可逆反應，包括血紅蛋白的氧化反應和脫氧反應，較低的溫度有利於進行放熱反應，而不利於反方向進行的吸熱反應。
因此，在低溫下，對於大多數物種，都是吸收氧的反應進行得比較激烈，而不容易進行釋放氧的反應。
一個物種所具有的DH如果相對來說不高不低正合適，那麼這就意味著，在冷組織中血紅蛋白對氧的親和力不會變高到使氧無法從血紅蛋白脫離出來。
DH因物種而異還帶來一個非常有意思的結果，在某些南極的魚類中，即使是氧脫離出來，實際上也是在釋放熱量。
金槍魚就是一個極端例子。
在氧從血紅蛋白脫離出來時居然會釋放出大量的熱量，以至於可以使金槍魚的體溫保持在比環境溫度高出17℃。
原來，並非所有魚類都是冷血動物！ 在動物中也有相反的例子，必須要減少由於代謝過於旺盛釋放的熱量。
那種具有遷徙特性的水雞（又叫“秧雞”），它的血紅蛋白氧化時釋放的DH比溫馴的鴿子要高很多。
因此，水雞進行長距離飛行時，當血紅蛋白分子釋放出氧原子時會吸收大量熱量，體溫也不會太高。
最後要說的是，胎兒也需要以某種方式散失熱量。
胎兒與外界的唯一聯絡是母親向其提供的血液。
胎兒血紅蛋白氧化時的DH值比母親血紅蛋白的DH值低，結果，氧脫離母親血液時所吸收的熱量就會多於氧與胎兒的血紅蛋白結合時所釋放的熱量。
於是，便有熱量轉移至母親的血液。
也就是說，從胎兒帶走了一部分熱量。
南極的企鵝在冬季長時間踩在冰雪上，它們的腳為什麼不會凍壞？幾年前我曾聽到收音機裡講，說科學家發現企鵝的腳內有一套獨特的輔助血液迴圈系統，可以防止它們的腳被凍壞。
此後我就再也沒有看見過有關這方面的資料或解釋。
我也請教過一些研究企鵝的科學家，他們都未能給我一個滿意的答覆。
企鵝同其他生活在寒冷地區的鳥類一樣，都已經適應了寒冷的氣候，能夠儘可能少地散失熱量，保持自己身體主要部分溫度在40℃左右。
但是它們的腳卻很難保暖，因為腳上既不長羽毛，也沒有鯨脂一類脂肪的防護，而且還有相對來說很大的面積（寒帶地區的哺乳動物也是如此，比如說北極熊）。
於是，企鵝透過兩種機制來防止腳被凍壞。
一種機制，是透過改變向雙腳提供血液的動脈血管的直徑來調節腳內的血液流量。
當寒冷時，減少腳部的血液流量；當比較溫暖時，增加血液流量。
其實我們人類也有類似的機制，所以我們的手和腳在我們感到冷時會變得蒼白；當覺得暖和時，則變得紅潤。
這樣一種調節機制極其複雜，由腦部的下丘腦控制，需要神經系統和各種激素的參與。
此外，企鵝在其雙腳的上層還有一種“逆流熱交換系統”。
向腳提供溫暖血液的動脈血管分叉為許多的小動脈血管，同時，在腳部變冷的血液又透過與這許多動脈小血管緊挨在一起的數目相同的靜脈小血管流回。
這樣，動脈小血管內溫暖血液的熱量就傳遞給了與之緊貼的靜脈小血管內的逆流冷血，結果，真正帶到腳部的熱量其實是很少的。
在冬季，企鵝腳部的溫度僅保持在冰點溫度以上1~2℃，這樣就最大限度地減少了熱量散失，同時也防止了腳被凍傷。
鴨子和鵝的腳也有類似的結構，但是，若把它們圈在溫暖的室內飼養，過幾個星期再把它們放回冰天雪地裡，那麼它們雙腳貼地的一面就會被凍壞。
這是因為它們的生理活動已經適應了溫暖的環境，通向腳部的血流實際上已經被切斷，此時再回到寒冷環境，腳部的溫度就會下降到冰點以下。
我無法對企鵝是否有輔助血液迴圈系統發表看法，不過，企鵝的腳不會凍壞之謎，是可以從生物化學的角度來加以部分說明的，而且很有意思。
氧與生物體內的血紅蛋白結合，通常是一種強烈的放熱反應。
一個血紅蛋白分子吸收和新增氧原子，要釋放出大量的熱量（DH）。
在相反的逆反應中，當血紅蛋白分子釋放出氧原子時，通常會吸收同等數量的熱量。
然而，氧化反應和脫氧反應發生在生物體的不同部分，也就是說發生兩種反應所在的分子環境不同（比如說酸度不同），整個過程的結果，則是熱量的散失或增加。
這DH的實際數值，可以因物種的不同相差很大。
具體到南極企鵝的情形，在包括腳在內的外圍冷組織中，DH值要比人類小得多。
這就帶來兩個好處。
首先，在進行脫氧反應時，企鵝的血紅蛋白所吸收的熱量大為減少，於是，它的雙腳就不容易凍壞。
第二個好處來自熱力學定律。
根據熱力學定律，任何一種可逆反應，包括血紅蛋白的氧化反應和脫氧反應，較低的溫度有利於進行放熱反應，而不利於反方向進行的吸熱反應。
因此，在低溫下，對於大多數物種，都是吸收氧的反應進行得比較激烈，而不容易進行釋放氧的反應。
一個物種所具有的DH如果相對來說不高不低正合適，那麼這就意味著，在冷組織中血紅蛋白對氧的親和力不會變高到使氧無法從血紅蛋白脫離出來。
DH因物種而異還帶來一個非常有意思的結果，在某些南極的魚類中，即使是氧脫離出來，實際上也是在釋放熱量。
金槍魚就是一個極端例子。
在氧從血紅蛋白脫離出來時居然會釋放出大量的熱量，以至於可以使金槍魚的體溫保持在比環境溫度高出17℃。
原來，並非所有魚類都是冷血動物！ 在動物中也有相反的例子，必須要減少由於代謝過於旺盛釋放的熱量。
那種具有遷徙特性的水雞（又叫“秧雞”），它的血紅蛋白氧化時釋放的DH比溫馴的鴿子要高很多。
因此，水雞進行長距離飛行時，當血紅蛋白分子釋放出氧原子時會吸收大量熱量，體溫也不會太高。
最後要說的是，胎兒也需要以某種方式散失熱量。
胎兒與外界的唯一聯絡是母親向其提供的血液。
胎兒血紅蛋白氧化時的DH值比母親血紅蛋白的DH值低，結果，氧脫離母親血液時所吸收的熱量就會多於氧與胎兒的血紅蛋白結合時所釋放的熱量。
於是，便有熱量轉移至母親的血液。
也就是說，從胎兒帶走了一部分熱量。