Nøglebegreber
Temperatur
Temperatur
Varmeoverførsel
Apasning
Isolering
Fedtvæv
Indledning
Har du nogensinde undret dig over, hvordan hvaler og andre havpattedyr overlever og holder sig varme i de kolde oceaner? Varmblodede pattedyr kan leve under disse kolde forhold, fordi deres kroppe har nogle kølige varmebesparende tilpasninger takket være generationer af naturlig selektion.
Med andre ord, for at videregive egenskaber (via deres gener) måtte forgængerne for de moderne havpattedyr overvinde forskellige udfordringer for at reproducere sig, og deres efterkommere fik de gener, der gjorde det muligt for dem at overleve. Denne form for ændring i organismer over tid er det, der giver næring til evolutionen. En vigtig tilpasning for havpattedyr er spæk, et tykt, isolerende fedtlag under huden, som er med til at holde kropsvarmen inde og kulden fra luften eller vandet ude. Vil et lag falsk spæk – i form af en forkortelse – hjælpe dig med at undgå at fryse?
Baggrund
Pattedyr, der har udviklet sig til at leve i koldt vand, som f.eks. hvaler, sæler, søløver og isbjørne, har normalt et lag spæk. Uanset om de lever i koldt vand nær Nordpolen eller omkring Antarktis eller om de besøger det dybe hav, er disse dyrs spæk afgørende for deres overlevelse. Om vinteren er luften i Arktis (den nordligste del af verden) ofte under -40 grader celsius (-40 grader Fahrenheit). I Antarktis, som er det koldeste sted i verden, kan luften være under -60 grader C (-76 grader F). Afhængigt af arten dykker hvaler mere end 400 eller 500 meter dybt i havet, hvor vandet kan være koldere end 12 grader C (54 grader F).
Blubber hjælper disse havpattedyr med at undgå at blive for kolde. (Koldblodede havdyr, som f.eks. fisk, hajer eller krabber, har ikke brug for at holde sig varme og kan lade deres kropstemperatur komme tættere på vandets temperatur. De har derfor ikke brug for denne ekstra isolering). Spæk er et tykt lag fedtvæv (adipose). Dyrene lagrer ekstra fordøjet mad i form af fedtvæv, som indeholder molekyler, der kaldes lipider. Fedtvæv har en relativt lav varmeledningsevne, hvilket betyder, at det ikke overfører varme lige så godt som andre væv og materialer – f.eks. muskler eller hud. På den måde hjælper det med at isolere et dyrs krop.
Materialer
– To skåle
– Koldt vand
– Varmt vand
– Isterninger
– Shortening (f.eks. Crisco)
– Papirhåndklæder
– Stopur
– Termometer
– En makker
Forberedelse
– Kom lige mange isterninger i hver skål uden at fylde nogen af skålene for meget. Tilsæt koldt vand i hver skål.
– Mål temperaturen af vandet i hver skål med et termometer. De skal have samme temperatur. Når temperaturen er jævn (hvilket bør ske hurtigt), er vandet klar til testen.
Procedure
– Dæk din pegefinger på den ene hånd med et tykt lag shortening, der dækker hele det område, der skal nedsænkes i vandet. Lad din anden pegefinger være ren og bar.
– Bed din makker om at forberede stopuret. Når han eller hun er klar, skal du lægge pegefingeren på hver hånd i en af skålene med isvand, og få din partner til at begynde at tage tid på dig. Så snart din finger føles for kold til at forblive i vandet længere, skal du tage den ud igen. Hvor længe lod du hver finger være i skålen?
– Lad dine fingre varme op og få deres normale farve tilbage. Hvis der kom shortening af den tildækkede finger, skal du påføre det igen.
– Få din makker til at hjælpe dig med at hælde det kolde vand ud i vasken og genopfylde de to skåle med varmt vand (sørg for, at det er varmt, men ikke varmt nok til at brænde huden).
– Mål temperaturen på vandet i hver skål med et termometer. De skal være nogenlunde ens. Tror du, at du vil se det samme resultat i det varme vand?
– Få din partner til at tage tid på, hvor længe du kan lade hver finger ligge i skålene med varmt vand. Hvor længe lod du hver finger være i skålen? Var tidsforskellen mellem de to fingre større eller mindre, end da I lagde fingrene i det iskolde vand?
– Ekstra: Hvor konsistente er dine resultater? Du kan gentage denne aktivitet to eller tre gange og registrere temperaturen af de forskellige testede vande og den tid, som hver finger var i vandet. Lav derefter en graf over dine resultater. I hvilket miljø gav shortening-“tilpasningen” konsekvent en fordel?
Observationer og resultater
Da du dyppede fingrene i det iskolde vand, holdt fingeren, der var dækket af shortening, sig så længere varm end den finger, der ikke var dækket? Var der ikke lige så stor tidsforskel, når du lagde fingrene i det varme vand?
Pattedyr, der har tilpasset sig til at leve i koldt vand – såsom isbjørne og hvaler – kan holde sig varme i høj grad på grund af deres blubber, et tykt lag spæk. Spækket er jævnt fordelt over en stor del af deres krop, ligesom forkortelsen i denne aktivitet dækkede overfladen af din finger i et tykt lag. Da fedtvævet har en relativt lav varmeledningsevne, overfører det ikke varme godt sammenlignet med andre væv og materialer. Mennesket har udviklet nogle isolerende materialer til vores eget daglige brug. F.eks. er styropor et andet materiale, der ikke leder varme relativt godt, hvorimod metaller leder varme meget godt. Det er derfor, at varme drikkevarer ofte serveres i styropor, da det holder varmen inde i koppen og dermed forhindrer, at dine hænder bliver brændt. (Af samme grund kan det også holde kolde drikkevarer kølige i længere tid end f.eks. en papirkop). Hvilke andre materialer kan du tænke på, der fungerer som isolatorer?
Mere at udforske
Sink eller svøm: Muskel versus fedt fra Scientific American
Blubber fra National Geographic Education
Is Muscle a Better Insulator than Fat in Cold and Heat? fra MadSci
What Are You Blubbering About? fra Science Buddies
Denne aktivitet er bragt i samarbejde med Science Buddies