企鹅的脚为什么不怕冻

企鹅的脚为什么不怕冻
王鸣阳 编译
①南极的企鹅在冬季长时间踩在冰雪上，它们的脚为什么不会冻坏？
②企鹅已经适应了寒冷的气候，能够尽可能少地散失热量，保持自己身体主要部分温度在40℃左右。但是它们的脚却很难保暖，因为脚上既不长羽毛，也没有鲸脂一类脂肪的防护，而且还有相对来说很大的面积。
③于是，企鹅通过两种机制来防止脚被冻坏。一种机制，是通过改变向双脚提供血液的动脉血管的直径来调节脚内的血液流量。当寒冷时，减少脚部的血液流量；当比较温暖时，增加血液流量。其实我们人类也有类似的机制，所以我们的手和脚在我们感到冷时会变得苍白；当你觉得暖和时，则变得红润。
④此外，企鹅在其双脚的上层还有一种“逆流热交换系统”。向脚提供温暖血液的动脉血管分叉为许多的小动脉血管，同时，在脚部变冷的血液又通过与这许多小动脉血管紧挨在一起的数目相同的小静脉血管流回。这样，小动脉血管内温暖血液的热量就传递给了与之紧贴的小静脉血管内的逆流冷血，结果，真正带到脚部的热量其实是很少的。
⑤在冬季，企鹅脚部的温度仅保持在冰点温度以上1℃～2℃，这样就最大限度地减少了热量散失，同时也防止了脚被冻伤。鸭子和鹅的脚也有类似的结构，但是，若把它们圈在温暖的室内饲养，过几个星期再把它们放回冰天雪地里，那么它们双脚贴地的一面会被冻坏。这是因为它们的生理活动已经适应了温暖的环境，通向脚部的血流实际上已经被切断，此时再回到寒冷环境，脚部的温度就会下降到冰点以下。
⑥企鹅的脚不会冻坏之谜，是可以从生物化学的角度来加以部分说明的，而且很有意思。
⑦氧与生物体内的血红蛋白结合，通常是一种强烈的放热反应。一个血红蛋白分子吸收和添加氧原子，要释放出大量的热量（DH）。在相反的逆反应中，当血红蛋白分子释放出氧原子时，通常会吸收同等数量的热量。然而，氧化反应和脱氧反应发生在生物体的不同部分，也就是说发生两种反应所在的分子环境不同（比如说酸度不同），整个过程的结果，则是热量的散失或增加。
⑧具体到南极企鹅的情形，在包括脚在内的外围冷组织中，DH值要比人类小得多。这就带来两个好处。首先，在进行脱氧反应时，企鹅的血红蛋白所吸收的热量大为减少，于是，它的双脚就不容易冻坏。第二个好处来自热力学定律。根据热力学定律，任何一种可逆反应，包括血红蛋白的氧化反应和脱氧反应，较低的温度有利于进行放热反应，而不利于反方向进行的吸热反应。因此，在低温下，对于大多数物种，都是吸收氧的反应进行得比较激烈，而不容易进行释放氧的反应。一个物种所具有的DH值如果相对来说不高不低正合适，那么这就意味着，在冷组织中血红蛋白对氧的亲和力不会变高到使氧无法从血红蛋白脱离出来。
（选自《思维与智慧》2021·30）
19．下列对“企鹅的脚不怕冻”的原因表述正确的一项是（ ）
A．因为企鹅已经完全适应了寒冷的气候，能尽可能少地散失热量，并保持自己身体主要部分温度在40℃左右。
B．企鹅通过两种机制来防止脚被冻坏，一种是寒冷时，减少脚部血液流量；另一种是温暖时，增加血液流量。
C．“逆流热交换系统”使小动脉血管温暖血液的热量传给紧贴的小静脉血管的逆流冷血，带到脚部的热量很少。
D．企鹅DH值要比人类小得多，进行吸氧反应时，企鹅的血红蛋白所吸收的热量大为减少，双脚不容易冻坏。
20．下列理解和分析符合原文意思的一项是（ ）
A．因为人类的防冻机制和企鹅一样，所以在寒冷的冬天，即使我们的双脚裸露在外，也不容易冻坏。
B．一个物种的DH值如果绝对合适意味着血红蛋白对氧的亲和力不会高到使氧无法从血红蛋白脱离。
C．企鹅的脚不会冻坏的谜底，是可以从生物化学的角度，也就是吸氧和脱氧反应来加以全部说明的。
D．根据热力学定律，任何一种可逆反应，较低的温度有利于进行放热反应，而不利于反方向吸热反应。
21．下列说法不正确的一项是（ ）
A．本文是一篇事物说明文，采用了逻辑顺序，先提出企鹅的脚为什么不怕冻这个问题，然后条分缕析地解释原因。
B．文章运用列数字、分类别、作比较等多种说明方法，科学准确地阐释了“企鹅的脚不怕冻”的原因，通俗易懂。
C．本文第⑥段既是对第一段问题的回答又起到了引出下文的作用，这样不仅使文章思路清晰，而且结构浑然一体。
D．这篇科普文章将客观事实和科学解释相结合，引发读者对自然产生浓厚的兴趣，融合多学科知识，培养探究精神。

答
19．C
20．D
21．A

【解析】19．本题考查对文章内容的理解与分析。
A.由第②段“企鹅已经适应了寒冷的气候，能够尽可能少地散失热量，保持自己身体主要部分温度在40℃左右。但是它们的脚却很难保暖”可知，这只是说明企鹅能保持身体不怕冻，并非脚不会冻坏的原因；
B.由第③段“企鹅通过两种机制来防止脚被冻坏。一种机制，是通过改变向双脚提供血液的动脉血管的直径来调节脚内的血液流量。当寒冷时，减少脚部的血液流量；当比较温暖时，增加血液流量”可知，“寒冷时，减少脚部血液流量；温暖时，增加血液流量”都是同一种机制，并非两种机制；
D.由第⑧段“首先，在进行脱氧反应时，企鹅的血红蛋白所吸收的热量大为减少，于是，它的双脚就不容易冻坏”可知，原文说的是“脱氧反应”，并非“吸氧反应”；
故选C。
20．本题考查对文章内容的理解与分析。
A.由第③段“其实我们人类也有类似的机制，所以我们的手和脚在我们感到冷时会变得苍白；当你觉得暖和时，则变得红润”可知，文中只是说了人类也有类似企鹅的防冻机制，但并没有就此判断“即使我们的双脚裸露在外，也不容易冻坏”，选项于文无据；
B.由第⑧段“一个物种所具有的DH值如果相对来说不高不低正合适，那么这就意味着，在冷组织中血红蛋白对氧的亲和力不会变高到使氧无法从血红蛋白脱离出来”可知，原文说的是“相对来说”，并非选项说的“绝对”；
C.由第⑥段“企鹅的脚不会冻坏之谜，是可以从生物化学的角度来加以部分说明的，而且很有意思”可知，原文说的是“加以部分说明的”，并非选项“加以全部说明的”；
故选D。
21．本题考查对文章内容的理解与分析。
A.本文主要解释企鹅的脚不怕冻的原因，主要回答为什么的问题，是一篇事理说明文，而非“事物说明文”。
故选A。