审核专家：罗会仟
中国科学院物理研究所副研究员
随着炎炎夏日的到来，衣柜里厚重的冬衣早已被轻薄的夏装所取代。当收拾冬衣的时候，不知你有没有过疑惑，为什么羽绒服可以像夏装一样轻，却又那么保暖呢？
羽绒不同于羽毛，（用于服装生产的）羽绒生长在雏鸭、雏鹅的体表以及鸭、鹅的正羽根部，呈绒毛状，其羽枝柔软、羽小枝细长；羽毛生长在鸭、鹅的体表，虽然质地很轻，却有一定的韧度，不像羽绒那么柔软。
羽绒的基本构成单位是单根或多根维管束构成的维管束细胞。在这些维管束表面有一层细胞膜，主要由两种具有疏水性能的大分子构成，这样形成的维管束细胞呈卷曲状，所以羽绒里面有着大量的孔隙，这些孔隙可以储存一定量的空气。同时，羽绒纤维结构中的羽丝之间存在斥力，这使得羽丝之间并不是紧贴在一起的，而是保持一定的距离，进一步提高了羽绒储存空气的能力，这就是羽绒保暖的关键。
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来源｜pexels
热量的传递有三种方式，即热传导、热对流以及热辐射。热传导通过相互接触传递热量，比如我们用热水袋捂手。热对流通过流动介质传递热量，比如冬天房子里的暖风空调让整个房间变得温暖。热辐射通过辐射电磁波传递热量，比如人们晒太阳取暖。
因为流动空气容易带走热量，所以相对静止空气的热传导系数低，能够作为热传递的屏障，静止空气越多，隔热保暖效果越好。羽绒的结构使其能够大量地储存空气，因此填充了羽绒的衣服保暖性能极好，而且这种性能会随着充绒量的增加（即蓬松度的增加）不断提升。
羽绒越蓬松，越保暖
来源｜百度百科
鸟类都长有羽毛，在羽毛之下体表之上又有羽绒，靠着这些羽毛和羽绒，鸟儿们熬过了一冬又一冬。但是夏天到来的时候，这身羽毛和羽绒却会对体表散热造成阻碍，鸟儿不怕热吗？
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“含绒量”非常高的金冠戴菊
来源｜百度百科
实际上，大部分鸟儿都不能承受过高的体温，这可能会导致其休克甚至死亡。再加上鸟儿经常处于飞行状态且基础代谢率较高，在同一气温环境下，鸟儿感受到的温度比我们感受到的要更高一些，所以鸟儿确实需要通过一些特殊的方式来帮助自己降温。
在了解鸟儿降温的技巧之前，首先必须明确一个事实：并非所有鸟儿都全身长满羽毛。实际上，全身覆羽的鸟儿只是少数，比如企鹅。企鹅主要生活在南极，考虑到南极酷寒的气候，这里的企鹅并不需要过分担忧是否会在夏天中暑；而生活在其他地区的企鹅比如加拉帕戈斯企鹅，可以“泡”在海水中给自己降温。
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来源｜unsplash
大部分鸟儿的体表分为羽区和裸区，即生长羽毛的区域和不生长羽毛的区域，而裸区正是鸟儿散热的重要通道。气温升高时，鸟儿会抬起羽毛，让裸区暴露在空气中，以散发部分热量。如果气温持续升高，鸟儿会像人类一样，通过扩张毛细血管，增加血流量来释放热量。鸟儿体表的裸区面积比较小，因此鸟儿会更加高效地增加血流量。
单鸡冠普通来亨雄鸡的羽区和裸区
来源｜《羽毛：自然演化中的奇迹》
有些鸟儿，比如鸥和鹭，能够使自己裸露的腿脚处的血流量增加20倍之多，以便迅速地将热量释放到空气中。还有些鸟儿在飞行过程中会把两腿垂下来，其目的也是散热。一些鸟儿甚至会通过眼部周围的裸皮以及嘴部来散热，所以很多热带的鸟儿都进化出了大嘴，以扩大体表散热的面积。
鸟儿飞行时将两腿垂下散热
来源｜unsplash
气囊是与肺部相连的囊状结构，鸟儿主要有9个气囊，这些气囊包裹着它们的内部器官，并且延伸到了腿部和翅膀的骨骼内部。鸟儿吸气时，气体不会直接进入肺部，而是进入第一个气囊；呼气时，之前吸入的气体才进入肺部。再次吸气时，第一次吸入的气体会被推入第二个气囊，而刚刚吸入的气体进入第一个气囊……如此反复，鸟儿吸入的气体会在其体内持续流动并带走热量，这样高效的呼吸系统不断帮助鸟儿散发热量，使其在炎热的天气下保持稳定的体温。
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来源｜百度百科
我们从鸟儿的身上发现了可以保暖的羽绒，由此又开始寻找鸟儿如何避暑的答案，也许在研究这个问题的同时，科学家们又产生了新的疑惑，大自然神秘的魅力和人类进步的动力就在于此。
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