Scambio di calore controcorrente: perché le zampe d’anatra non si congelano trasformandosi in ghiaccio

Hai mai visto un uccello guadare l’acqua ghiacciata e sussultare? Come possono farlo senza congelarsi i piedi? Le anatre e gli altri uccelli acquatici hanno una circolazione molto speciale nei loro piedi che li aiuta a sopravvivere ai climi più freddi. Abbiamo studiato come funziona.

Come possono le anatre resistere al freddo?

Gli uccelli acquatici, comprese le anatre, risiedono nelle zone umide, che possono essere piuttosto squallide nei mesi invernali. Le anatre restano lì perché è lì che trovano il loro cibo, ma quando le temperature scendono può essere una sfida. Le anatre hanno sviluppato diversi modi per mantenersi al caldo. Proprio come gli esseri umani, a volte tremano quando hanno freddo.

Inoltre, gonfiano le piume, il che conferisce un ottimo isolamento. Queste sacche d’aria sono intrappolate attorno al corpo dell’anatra, impedendo la perdita di calore. Le anatre si siederanno in piedi per tenerle al caldo e infileranno il becco nelle penne delle ali per ridurre ulteriormente la perdita di calore. Tuttavia, la loro strategia più intelligente è nascosta nei loro piedi.

I piedi controcorrente mantengono calde le anatre

Le anatre possono raggiungere l’eterotermia regionale, il che significa che possono stare sul ghiaccio pur mantenendo una temperatura interna calda. Servirebbe molta energia per mantenere i piedi caldi, quindi le anatre lasciano che i loro piedi scendano fino al punto di congelamento pur mantenendo l’afflusso di sangue.

I vasi sanguigni dei piedi sono disposti in un sistema di scambio termico in controcorrente. In questo sistema, le vene che trasportano il sangue freddo lontano dai piedi sono posizionate vicino alle arterie che trasportano il sangue caldo verso i piedi. Il calore viene trasferito dalle arterie calde alle vene fredde.

Funziona in modo molto efficace per mantenere il calore nel nucleo. Gli uccelli aumentano periodicamente il flusso sanguigno alle zampe in modo regolato per evitare il congelamento dei tessuti. Le zampe d’anatra contengono meno muscoli e grasso rispetto ad altre parti del corpo. Sono invece costituiti principalmente da tendini, ossa, vasi sanguigni e tessuto connettivo, il tutto ricoperto da un rivestimento esterno duro e squamoso. Questa composizione, insieme al sistema di scambio di calore in controcorrente, aiuta a ridurre al minimo la perdita di calore.