Ny model afslører, hvordan pingviner som sammenkrøber deler varmen retfærdigt

I det barske antarktiske miljø, hvor temperaturen kan falde til -50 grader Celsius (-58 grader Fahrenheit), klemmer kejserpingviner sig sammen i store grupper for at spare på varmen og overleve. Men hvordan disse klumper dannes, og hvordan pingvinerne deler varmen ligeligt, er forblevet et mysterium. Nu giver en ny matematisk model udviklet af forskere ved University of Oxford indsigt i dynamikken i pingvinhudler og afslører, hvordan fuglene opnår en retfærdig fordeling af varme.

Modellen, der er offentliggjort i tidsskriftet "Nature Physics", tager højde for pingvinernes kropsstørrelse, mængden af ​​varme, de genererer, og deres bevægelse inden for klyngen. Ved at simulere adfærden hos tusindvis af pingviner fandt forskerne ud af, at huddles er selvorganiserende strukturer, der opstår uden nogen centraliseret kontrol.

"Vores model viser, at pingvinerne klemmer sig sammen på en måde, der minimerer gruppens samlede energiforbrug," forklarer Dr. Andrea Cavagna, en af ​​undersøgelsens forfattere. "Dette opnås gennem en kombination af individuel bevægelse og kollektive interaktioner uden behov for nogen eksplicit kommunikation eller koordinering."

Modellen afslører, at pingvinerne arrangerer sig selv i et "fraktalt" mønster, hvor der dannes mindre klynger af pingviner inden i større. Denne hierarkiske organisation gør det muligt at overføre varme effektivt fra midten af ​​krumningen til de ydre lag, hvor pingviner oplever de koldeste temperaturer.

"Danningen af ​​disse fraktale klynger inden for klyngen er afgørende for at sikre, at alle pingviner deler varmen retfærdigt," siger Dr. Cavagna. "Pingviner, der er på ydersiden af ​​huddle, kan flytte til det indre for at varme op, mens dem i midten kan bevæge sig til ydersiden for at køle ned."

Forskerne fandt også ud af, at størrelsen af ​​huddlerne er bestemt af en balance mellem pingvinernes behov for at spare på varmen og deres behov for at undgå overophedning. Større huddles giver bedre isolering, men de genererer også mere varme, hvilket kan føre til ubehag og endda død. Den optimale huddle-størrelse er derfor et kompromis mellem disse to faktorer.

Den nye model giver en kvantitativ ramme til at forstå dynamikken i pingvin-hudler og giver indsigt i disse bemærkelsesværdige dyrs sociale og samarbejdsmæssige adfærd. Det har også potentielle anvendelser på andre områder, såsom design af energieffektive bygninger og optimering af crowd dynamics.