北極海豹的特殊鼻子：冰冷世界中的溫暖秘密
在北極嚴酷的寒冷環境中，海豹不僅擁有厚厚的脂肪層來保持體溫，更有著特別的生理結構——一個複雜的鼻子，來對抗刺骨的冷空氣。這一發現來自於2023年12月14日發表在《生物物理期刊》上的一項研究。
研究團隊發現，與生活在溫暖地區的海豹相比，北極海豹的鼻腔結構更為複雜。這種特殊的鼻腔設計有助於海豹在呼吸時有效地保留熱量和水分，減少在冷空氣中呼吸時可能對肺部造成的傷害。
鼻腔內的骨架結構，稱為上顎骨板，由多孔的骨質組成，覆蓋著黏液和組織，有助於暖化和濕潤吸入的空氣。這不僅有助於保持體內水分，還能減少呼出時的熱量和水分流失。
挪威科學技術大學的物理化學家表示：「這種複雜的鼻腔結構讓北極海豹在相同條件下比亞熱帶海豹更有效地保留熱量和水分，這在寒冷的北極環境中提供了演化上的優勢。」
研究團隊使用計算機斷層掃描技術創建了兩種海豹——北極鬍鬚海豹（Erignathus barbatus）和地中海僧海豹（Monachus monachus）的鼻腔3D模型。接著，他們利用能量耗散模型比較了這兩種海豹吸入空氣時的暖化和濕潤效果，以及呼出時熱量和水分流失的量。
特殊骨板結構助暖化和濕潤
在模擬北極-30°C和地中海海豹10°C的冷天氣條件下，研究發現北極鬍鬚海豹在保留熱量和水分交換方面更為高效。在-30°C時，地中海僧海豹每個呼吸週期失去的熱量是北極鬍鬚海豹的1.45倍，水分是3.5倍。而在10°C時，地中海僧海豹失去的熱量是1.5倍，水分是1.7倍。
這項研究不僅揭示了北極海豹鼻子的秘密，還為瞭解其他物種如何在不同氣候中適應提供了線索。研究團隊表示，他們希望進一步研究其他物種的鼻腔結構，以了解不同部位在演化上的優勢。他們還計劃從動物身上獲得靈感，以建造更高效的熱交換和通風系統。
這項研究不僅為我們揭示了北極海豹如何在嚴寒環境中生存的奇妙秘密，也啟發了我們從自然界中汲取靈感，創造更高效的工程技術。
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首圖來源：Getty Images
圖片來源：Biophysical Journal
參考論文：
1.Structure-function relationships in the nasal cavity of Arctic and subtropical sealsBiophysical Journal
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