Как пингвины согреваются: скоординированные движения в толпе

Чтобы выжить при температурах ниже -50°C и ветрах сильнее 180 км/ч во время антарктической зимы, императорские пингвины образуют плотные скопления. Недавно было обнаружено, что пингвины координируют свои движения, чтобы дать всем членам группы возможность согреться.

Физик Даниэль П. Циттербарт из Университета Эрлангена-Нюрнберга (Германия) провёл зиму в Земле Королевы Мод в Антарктиде, делая видеозаписи колонии императорских пингвинов в высоком разрешении.

Вместе с биофизиком Беном Фабри из Эрлангенского университета, физиологом Джеймсом П. Батлером из Гарвардского университета и морским биологом Барбарой Винеке из Австралийского антарктического подразделения они обнаружили, что пингвины в скоплении движутся периодическими волнами, постоянно меняя его структуру.

Это движение позволяет животным снаружи проникнуть в плотную толпу и согреться. Результаты опубликованы в журнале PLoS ONE.

Одним из нерешённых вопросов было то, как пингвины попадают внутрь скопления, когда животные стоят так тесно, что движение кажется невозможным. Даниэль П. Циттербарт и его команда обнаружили, что пингвины решают эту проблему, двигаясь вместе скоординированными периодическими волнами.

Это наблюдалось путём отслеживания позиций сотен пингвинов в колонии в течение нескольких часов.

Периодические волны невидимы невооружённым глазом, так как происходят только каждые 30–60 секунд и распространяются со скоростью 12 см/с через скопление. Хотя они и малы, со временем они приводят к значительным перемещениям, напоминающим замешивание теста.

Авторы сравнивают образование скопления с «закупоркой коллоидов» (colloidal jamming), а периодические волны — с «временной разжижкой» (temporary fluidization).

«Наши данные показывают, что динамика скучивания пингвинов управляется прерывистостью и приближением к кинетической остановке, что поразительно аналогично инертным неравновесным системам, включая мягкие стёкла и коллоиды».

Даниэль П. Циттербарт в настоящее время разрабатывает дистанционно управляемую обсерваторию для изучения пингвинов круглый год. Он надеется засвидетельствовать обращение вспять драматического сокращения размеров пингвиньих колоний, происходящего во всех районах Антарктики.