每到寒冬，漫天飛雪覆蓋大地，許多動物或筑巢冬眠，或換上厚毛御寒，而鳥類卻似乎毫無懼意。它們或單腳站立在樹枝上，或赤腳蹲棲于雪地，一雙細長的腿暴露在刺骨寒風中，仿佛凍而不覺。這樣的場景總讓人心生疑問：鳥的腿那么細，怎么能扛得住這樣的低溫？

細細的鳥腿真不怕冷嗎（圖片來源：作者拍攝）

逆流熱交換——來自血管的保溫黑科技

鳥類之所以能在冰天雪地中裸腿而不被凍傷，核心秘訣之一就是它們擁有一種神奇的生理結構——逆流熱交換系統。

這套系統的關鍵在于腿部血管的布局方式：流向腳部的動脈血與從腳部回流的靜脈血并排而行，方向相反。在兩者“擦肩而過”的過程中，動脈血會把熱量傳遞給冷卻的靜脈血。

逆流熱交換系統示意圖（圖片來源：參考文獻[2]）

這種熱量交換有兩個重要效果：一方面，流向腳部的血液被預先“降溫”，溫度更接近地面或冰面的低溫，從而減少熱量的流失；另一方面，從腳部回流的靜脈血被重新加熱，進入體內前已升溫，有助于維持核心體溫穩定。

就像是一種熱量回收裝置，既節省能量，又避免腳部與寒冷環境之間的劇烈溫差，極大地降低了熱傳導的速度。

逆流熱交換結構并不是鳥類專屬，企鵝、海豹甚至北極狐等動物也具備類似機制，但在鳥類中尤為普遍且精妙。尤其是鵝、鴨、天鵝等水禽，常年站在冰水中覓食，更依賴這套系統維持足部的熱平衡。

“腳冷”是被允許的狀態

很多人看到鳥站在冰雪上，會忍不住感到“心疼”——腳那么冷，是不是很難受？會不會凍傷？事實上，這是把我們人類的感受移植到了鳥類身上。

鳥類腳部溫度的確可以接近冰點，有些小型鳥類腳趾表面的實測溫度甚至低于5°C，但這并不意味著它們會因此受傷。前面提到的逆流熱交換機制讓腳部維持在一個剛剛好不結冰、也不散熱太多的臨界溫度。

鳥的腳一般不會被凍傷（圖片來源：作者拍攝）

從生理角度看，這是一個巧妙的權衡 ，讓腳冷下來，反而可以保住身體的核心溫度。如果強行維持足部溫暖，反而會消耗更多熱量，造成能量負擔。

與人類不同，鳥類腳部組織具有高適應性結構，它們的腿和腳幾乎沒有肌肉和大量水分，神經末梢分布也極少，主要由骨骼和肌腱構成，導熱性差，抗凍能力強。即使腳部溫度接近冰點，也不會像人類那樣出現凍傷。

即便在極寒條件下，鳥的腳也不易產生類似人類的“凍瘡”或“凍粘”。研究還發現，如絨鴨（Common Eider）和雪鹀（Snow Bunting）等鳥類的足部痛覺受體較少，也就是說，即使腳真的變冷，它們也幾乎不會產生明顯的疼痛感受。

收起一條腿避寒

除了身體結構的適應，鳥類在行為層面也展現出了極高的節能抗寒策略。最典型的就是單腳站立。這種看似省力的姿勢，其實是減少熱量流失的手段之一。鳥類會將一只腳收起，藏進羽毛中保溫，只用另一條腿支撐身體，隔一段時間就交換，盡量保持兩條腿交替保暖。

單腳站立也是御寒方式（圖片來源：作者拍攝）

它們還會在寒冷時將身體壓低，用腹部羽毛覆蓋雙腳，進一步減少腳部與寒冷空氣的接觸面積。在夜晚或惡劣天氣中，一些小型鳥類（如山雀、麻雀）還會群體棲息在樹洞、巢箱中，靠彼此的體溫抵御低溫。群棲行為不僅有助于保溫，也能降低個體能耗，延長體力存續時間。

并非“抗凍超人”，而是策略得當

值得一提的是，鳥類并非對寒冷毫無感知，它們也會“怕冷”，只是通過一系列機制把寒冷控制在了可接受的范圍內。一些鳥類在極端氣候中也可能出現凍傷，尤其是在無法獲得足夠食物時，其代謝能力下降，保溫機制也會受限。因此，冬季人類投喂高能食物如油脂、堅果、葵花籽，確實能在一定程度上幫助鳥類度過寒冷。

此外，城市環境的改變也影響了鳥類過冬行為。例如，一些鳥類原本會遷徙，但因城市熱島效應和穩定食物來源選擇留下過冬，它們同樣依賴這些抗寒機制維持生理平衡。

所以，當你下次看到一只鳥站在雪地上，不必擔心它的腳是否被凍壞。那雙看似脆弱的細腿，其實早就適應了寒冷的天氣。

參考文獻：

[1] Midtg?rd, Uffe. "The rete tibiotarsale and arteriovenous association in the hind limb of birds: a compartive morphological study on counter‐current heat exchange systems." Acta Zoologica 62.2 (1981): 67-87.

[2] Loudon, Catherine, Elizabeth C. Davis-Berg, and Jason T. Botz. "A laboratory exercise using a physical model for demonstrating countercurrent heat exchange." Advances in Physiology Education 36.1 (2012): 58-62.

[3] Pani, Punyadhara, and Naresh C. Bal. "Avian adjustments to cold and non‐shivering thermogenesis: whats, wheres and hows." Biological Reviews 97.6 (2022): 2106-2126.

作者：Denovo科普團隊（楊超 博士、中國科普作家協會會員、廣東省青年科技創新研究會會員）

審核丨黃乘明 海南大學教授

來源: 科普中國創作培育計劃

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