Pinguine: Die Mathematik hinter der Huddle


(ISNS)--In dem eisigen Frost der Antarktis, drängen die Kaiserpinguine für Wärme – und bleiben sie wohlig, obwohl sie ständig Positionen in der Scrum drehen. Jetzt haben Forscher die Funktionsweise der Huddle modelliert, Blick auf das System durch die Linse der Strömungsmechanik.

Francois Blanchette, ein angewandter Mathematiker an der University of California, Merced, sagt, dass es ein wenig Serendipity dauerte, ihn in das Thema zu bringen.

"Ich war gerade dieser Pinguin-Filme und habe gedacht: Ich arbeite mit ähnlichen Dingen," sagte Blanchette. " Sie können sehen, den Wind in all diesen Filmen und kann man Schneeflocken--ich dachte, vielleicht gibt es eine Möglichkeit, die Idee der Pinguin kauern engagieren."

Biologen haben lange beobachtet, wie Hunderte von Pinguinen versammeln, um den antarktischen Temperaturen von-60 F und Böen von 100 km/h zu widerstehen. Andere Forscher zeigten, dass die Pinguine innerhalb der verpackten Gruppe, Umzug außerhalb Pinguine in die wärmeren Flecken und Dispergieren des Wärmeverlustes von Ort zu Ort bewegen.

Im Inneren der Huddle bekannt, Temperaturen um 70 erreichen Grad F. Huddling ist besonders wichtig, da die Pinguine nicht bis zu 115 Tage Essen und so viel Energie wie möglich sparen müssen.

Blanchette nahm die Idee einen Schritt weiter und mathematische Modelle der Form und Dynamik der Huddle geschaffen. Er fand, dass, wenn Pinguine versuchen, ihre Wärme zu maximieren--die kältesten sind zu, um den verfügbaren Platz bewegen-- und der Huddle die Form einer Zigarre nimmt.

Blanchette erkannte bald, dass die längliche Form entsprechen nicht dem, was er in Pinguin Filme sahen, so fügte er hinzu: zufällige Wärmeverlust zu jeder Pinguin. Erstellte ein runder Wirrwarr mit ein paar Brocken von Löchern, mit ein bisschen Dehnung in die Richtung des Windes.

"Es ist nicht verwunderlich, dass es eine Menge an Zufälligkeit, wie Pinguine nicht perfekt Vernunftwesen sind", sagte Blanchette. Seine Forschungen mit zwei Studenten wurde Freitag im Online-Journal PLoS ONE veröffentlicht.

Das Team war überrascht, dass, obwohl jeder Pinguin darauf aus war, sich selbst zu helfen, die Kälte landete fast geteilt wird gleichmäßig über die gesamte Gruppe.

"Wollten Sie einen Prozess zu entwerfen, der fair ist, ist dies eine nahe Annäherung", sagte Blanchette.

Barbara Wienecke, ein Biologe mit dem Australian Antarctic Division, Pinguine, studiert, sagte, dass das Modell interessant war. Sie fügte hinzu, dass die Wirklichkeit viel komplexer als das Modell, das davon, dass gibt es einige Lücken in der Huddle ausgeht, schlägt sein kann.

"Kauert hochdynamischen und nicht so symmetrisch wie man erwarten könnte," sagte Wienecke, die eine biologische Form für die Huddle vorschwebte. "Die Umrisse der ein Wirrwarr kann es sehen eher aus wie eine Amöbe als ein Kreis, also zu einem Punkt Öffnungen oft abhängig von der Anzahl der Vögel in ein Wirrwarr existieren, machen."

Pinguine kauert sind nicht die einzige Formwandler Tier Gruppierung--andere biologische Massen haben Dynamik, die wie Flüssigkeiten, modelliert werden können, sagte Blanchette. Er weist auf Kolonien von Bakterien, die als Reaktion auf Nahrungsmittel oder Toxine Formänderung.

Darüber hinaus könnte das Modell in Roboter programmiert werden, die Schwarm und drängen sich um zu überleben müssen.

"Stellen Sie sich eine Gruppe von Robotern gefangen in einem Sandsturm, und sie möchten vielleicht ausgesetzt ist, zu drehen", sagte Blanchette. Ein Biologie-basiertes Modell könnte Verhalten zur Maximierung der Überleben für eine Gruppe mit einem fiesen Umweltsituation konfrontiert verschreiben.

Katharine Gammon ist ein freier Wissenschaftsjournalist mit Sitz in Santa Monica, Kalifornien, und schreibt für eine Vielzahl von Zeitschriften über Technologie, Gesellschaft und Tierwissenschaften.

In Science News Service wird unterstützt durch das American Institute of Physics.

Verwandte Artikel

Die Mathematik hinter der NSA E-Mail Hacks

[youtube]ulg_AHBOIQU[/youtube] Wir sind alle empört über die NSA Verletzungen der Privatsphäre, sicher – aber wir vielleicht verstehen nicht genau, wie sie es geschafft. Dieses Video erklärt die Mathematik hinter der Agentur Überwachung. E-Mail hacken und...

Video Erklärer: Die Mathematik innerhalb der Form der DNA

Jeder weiß, wie die legendäre rechtsgängige Helix DNA aussieht, mit seiner Inter-Verknüpfung Reihe von Molekülen bilden eine angenehme, sanfte Wendung. Aber es gibt noch mehr auf die Form als das Auge, und dieses Video erklärt einige der mathematischen Ge...

Diagnose-Zombie: Die Wissenschaft hinter der Untoten Apokalypse

NEW YORK – Bei Harvard Medical School Professor und Psychiater Dr. Steven Schlozman setzte sich hier an LiveScience Büros zu Zombies reden, er wollte eine Sache aus dem Weg zu bekommen. "sie sind nicht real," sagte Schlozman. "sie existiere...

Die Wahrheit hinter der Spinat zu erschrecken: billige Rindfleisch

Wenn Sie in Mexiko, das Sprichwort sagt, nicht das Wasser trinken. Sie sollte nicht den Spinat essen entweder, weil es mit der E. Coli -Stamm kontaminiert sein könnte, die erkrankten fast 200 Menschen in den Vereinigten Staaten und getötet mindestens eine...

Die Stimmen hinter der Disney-Prinzessinnen, damals und heute.

Die 2011 Disney Fan Expo D23 fand letzte Woche im Anaheim Convention Center in Anaheim, Kalifornien und enthalten eine Zeremonie zu Ehren Disney Legends. Nach InsidetheMagic.net, unter den geehrten waren, Regis Philbin, Guy Williams, Jack und Bonita Wrath...

Die Wissenschaft hinter der Handy Krebs erschrecken

Verursachen Handys Hirntumor? Es gibt keinen guten Grund zu glauben, dass sie es tun. Aber wenn wir die Wahrheit des Evangeliums vom Physiker glaubenFunkwellen von Handys einfach stark genug, um nichtchemische Bindungen, das Merkmal aller krebserrege...

Die Geschichte hinter der "Alien Autopsy" Scherz

Großbritanniens Manchester Evening News (6. April 2006) bezeichnet es eine Falschmeldung, die "die Welt zum Narren gehalten." Nun, nicht ganz: Skeptisch Inquirer Magazin ging weiter nach 1995 "Alien Autopsy" Film von Anfang an. Aber je...

Stimme der Vernunft: die Wahrheit hinter der Amityville Horror

Einige Schrecken sterben nicht einfach. Amityville Horror ist ein typisches Beispiel: die Geschichte eines angeblich Dämonen heimgesuchten Hauses in Amityville, New York, wurde ein Bestseller-Roman und ein hit Horrorfilm mit James Brolin und Margot K...

Die Wissenschaft hinter der Schaltsekunde am Samstag

Erwarten Sie Samstag, 30. Juni einen längeren Tag Erdlinge Uhren eine zusätzliche Sprungsekunden hinzugefügt werden. Was steckt hinter diesem Schaltsekunde? Die immer-so-leichte Verlangsamung der Erdrotation oder der 24-Stunden-Spin, bringt die Sonne in u...

Ultimative Power-Balladen: die Hymnen hinter der Clubnacht

Von Bonnie Tyler, Meat Loaf tobt der größer und mehr melodramatischen das Lied, das mehr der Masse Nichts bereitet Sie ganz um die ultimative macht. Es gibt Mini Bonnie Tylers in Mikro Leder Minirock, eine definitive Junggesellinnenabschied Kontingent. Da...

Die Geschichte hinter der Ukraine "Tunnel der Liebe"

Im Jahr 2011 posted amüsant Planeten Bilder eines geheimnisvollen grünen Tunnels von Bäumen für einen Teil der Gleisanlagen in der Ukraine, bekannt als "Tunnel of Love". Zu diesem Zeitpunkt im Internet hatte keine Kenntnis von ihrer Existenz und...

Hier ist die Physik hinter der 'Broomgate'-Kontroverse rocken die Sportart Curling

Fußball hat durch den "Deflategate"-Skandal, Schwimmen verboten Ganzkörper-"super Anzüge" und jetzt die Sportart Curling erschüttert – ja, Eisstockschießen – hat seine eigene tobenden Kontroversen. Genannt "Broomgate," viel G...

Atemberaubende Bild zeigt die Wissenschaft hinter der Mutter-Kind-Bindung

Jeder weiß, dass die Bindung zwischen einer Mutter und ihrem Kind ein mächtig ist. Nicht nur Mutterschaft ändert eine Frau für immer körperlich, geistig und emotional, aber Ihr Baby verändert sich Ihr Körper buchstäblich auch. Wie in Stücke Ihres Babys ta...

Die Geschichte hinter der weltweit am häufigsten empfangen Decke

Sie habe es hunderte Male gesehen, ohne wirklich zu sehen. Es ist in fast jedem Foto eines Neugeborenen über Instagram, Facebook und Fotoalben landesweit prominent. Es ist dieser legendären weißen Decke mit rosa und blauen Streifen an den Rändern, die uns...