Колонии размножающихся королевских пингвинов ведут себя так же, как частицы в жидкости, согласно новому исследованию, проведенному Океанографическим институтом Вудс-Хоул (WHOI) и международными коллегами. Эта «жидкая» организация и структура позволяет размножающимся колониям защищаться от хищников, сохраняя при этом членов вместе.
Королевским пингвинам угрожает изменение климата, поскольку повышение температуры перемещает их основные источники пищи дальше на юг. Новая информация о том, как формируются и структурируются колонии пингвинов, а также о том, как колонии могут зависеть от физических особенностей новых мест размножения, имеет решающее значение для прогнозирования устойчивости вида.
"Колонии королевских пингвинов также представляют особый интерес, потому что только они и императорские пингвины не строят гнезда, и никто ранее не исследовал влияние, которое это оказывает на их колонии", - говорит Ричард Герум, доктор философии. студент Эрланген-Нюрнбергского университета и ведущий автор статьи, опубликованной 4 апреля 2018 г. в Journal of Physics D.
Вместо того, чтобы строить гнезда, пары королевских пингвинов откладывают одно яйцо за сезон размножения, которое родители по очереди насиживают и защищают, неся яйцо на ногах. Гнездящиеся пары и отдельные особи образуют очень большие и плотные колонии.
Чтобы изучить структуру колонии пингвинов, исследовательская группа использовала аэрофотоснимки, сделанные с вертолета, чтобы записать положение тысяч отдельных животных и размножающихся пар в течение нескольких лет в двух колониях на островах Крозе и Кергелен. Затем изображения были проанализированы с использованием функции радиального распределения, математической зависимости, которая помогает описать, как атомы упаковываются друг вокруг друга в твердых телах, жидкостях или газах.
Команда провела компьютерное моделирование движений размножающихся колоний пингвинов и обнаружила, что они напоминают движения молекул в двумерной жидкости, поскольку они притягиваются и отталкиваются друг от друга в ограниченном плоском пространстве.
«Это жидкое состояние является компромиссом между плотностью - или насколько компактна колония - и гибкостью, которая позволяет колонии адаптироваться как к внутренним, так и к внешним изменениям», - объясняет старший автор Даниэль Зиттербарт, физик WHOI и адъюнкт-ученый в Университете Эрлангена-Нюрнберга. «Например, если пара теряет или бросает свое яйцо, это оставляет вакансию в колонии, но мы никогда не видим свободных мест на наших аэрофотоснимках. Предположительно, они заполнены пингвинами, которые заняли менее предпочтительное место для размножения».
Королевские пингвины имеют очень длинный цикл размножения, более 14 месяцев, что приводит к постоянному смешению ранних и поздних производителей. Зиттербарт говорит, что следующим шагом в исследовании является разработка методов удаленной оценки состояния гнездовых колоний. Большинство колоний удалены и редко посещаются, и существует лишь несколько аэрофотоснимков.
«Эта публикация представляет собой первую всестороннюю количественную оценку структуры и динамики колоний королевских пингвинов и первый шаг в разработке дескрипторов колоний более высокого порядка, которые в конечном итоге могут помочь дистанционно оценить уязвимость вида», - говорит Зиттербарт.
В исследовательскую группу также входили коллеги из CNRS/Университета Страсбурга (IPHC/Франция), CNRS/Университета Монпелье (CEFE/Франция) и Научного центра Монако. Работа финансировалась Институтом Polaire Français Paul-Emile Victor (IPEV 137 и 354) и Deutsche Forschungsgemeinschaft.