Modellen, publicerad i tidskriften "Nature Physics", tar hänsyn till pingvinernas kroppsstorlek, mängden värme de genererar och deras rörelser i kram. Genom att simulera beteendet hos tusentals pingviner fann forskarna att huddlarna är självorganiserande strukturer som uppstår utan någon centraliserad kontroll.
"Vår modell visar att pingvinerna kurar ihop sig på ett sätt som minimerar gruppens totala energiförbrukning", förklarar Dr Andrea Cavagna, en av studiens författare. "Detta uppnås genom en kombination av individuell rörelse och kollektiva interaktioner, utan behov av någon explicit kommunikation eller koordination."
Modellen avslöjar att pingvinerna ordnar sig i ett "fractal" mönster, med mindre klungor av pingviner som bildas i större. Denna hierarkiska organisation gör att värme effektivt kan överföras från centrum av huddlet till de yttre lagren, där pingviner upplever de kallaste temperaturerna.
"Bildandet av dessa fraktala kluster inom krypan är avgörande för att säkerställa att alla pingviner delar värmen rättvist", säger Dr. Cavagna. "Pingviner som är på utsidan av kram kan flytta till det inre för att värma upp, medan de i mitten kan flytta till utsidan för att svalka sig."
Forskarna fann också att storleken på huddlarna bestäms av en balans mellan pingvinernas behov av att spara värme och deras behov av att undvika överhettning. Större huddlar ger bättre isolering, men de genererar också mer värme, vilket kan leda till obehag och till och med dödsfall. Den optimala huddle-storleken är därför en kompromiss mellan dessa två faktorer.
Den nya modellen tillhandahåller ett kvantitativt ramverk för att förstå dynamiken i pingvinkurar och ger insikter om dessa märkliga djurs sociala och samarbetsmässiga beteende. Det har också potentiella tillämpningar inom andra områden, såsom design av energieffektiva byggnader och optimering av publikdynamik.
