Kolonier av uppfödande kungspingviner beter sig ungefär som partiklar i vätskor gör, enligt en ny studie av Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) och internationella kollegor. Denna "flytande" organisation och struktur gör det möjligt för uppfödningskolonier att skydda sig mot rovdjur samtidigt som medlemmarna håller ihop.

Kungspingviner hotas av klimatförändringar med uppvärmningstemperaturer som flyttar sina huvudsakliga matkällor längre söderut. Den nya informationen om hur pingvinkolonier bildar och strukturerar sig - och hur kolonier kan bero på de fysiska egenskaperna hos nya häckningsområden - är avgörande för att förutsäga artens motståndskraft.

"Kungspingvinkolonier är också av särskilt intresse eftersom bara de och kejsarpingvinerna inte bygger bon, och ingen har tidigare undersökt effekten detta har på deras kolonier, säger Richard Gerum, en Ph.D. student vid universitetet i Erlangen-Nuernberg och huvudförfattare till tidningen publicerad 4 april, 2018, i Journal of Physics D .

Istället för att bygga bo, kungspingvinpar lägger ett enda ägg per häckningssäsong, som föräldrarna turas om att ruva och skydda genom att bära ägget på fötterna. Häckande par och individer bildar mycket stora och täta kolonier.

För att undersöka pingvins kolonistruktur, forskargruppen använde flygfoton tagna från en helikopter för att registrera positionerna för tusentals enskilda djur och häckande par under flera år i två kolonier på öarna Crozet och Kerguelen. Bilderna analyserades sedan med hjälp av radiell fördelningsfunktion, ett matematiskt förhållande som hjälper till att beskriva hur atomerna packas runt varandra i fasta ämnen, vätskor, eller gaser.

Teamet körde datorsimuleringar av pingvinsuppfödningskoloniernas rörelser och fann att de liknar molekylernas rörelser i en 2D -vätska, när de lockar och stöter bort varandra i ett begränsat plant utrymme.

"Detta flytande tillstånd är en kompromiss mellan densitet - eller hur kompakt kolonin är - och flexibilitet, som tillåter kolonin att anpassa sig till både inre och yttre förändringar, "förklarar seniorförfattaren Daniel Zitterbart, fysiker vid WHOI och adjungerad forskare vid universitetet i Erlangen-Nuernberg. "Till exempel, om ett par tappar eller överger sitt ägg, det lämnar en ledig plats i kolonin, men vi ser aldrig lediga platser i våra flygbilder. Förmodligen är de fyllda av pingviner som hade ockuperat en mindre föredragen häckningsplats."

Kungspingviner har en mycket lång avelscykel på mer än 14 månader, vilket leder till en konstant blandning av tidiga och sena uppfödare. Zitterbart säger att nästa steg i forskningen är att utveckla metoder för att på distans bedöma tillståndet för avelskolonier. De flesta kolonier är avlägsna och besöks sällan, och det finns bara några flygbilder.

"Denna publikation är en första omfattande kvantitativ bedömning av strukturen och dynamiken inom kungspingvinkolonier och ett första steg i utvecklingen av högre ordningens kolonideskriptorer, som så småningom kan hjälpa till att på distans bedöma artens sårbarhet, "Säger Zitterbart.

Forskargruppen inkluderade också kollegor från CNRS/University of Strasbourg (IPHC/Frankrike), CNRS/University of Montpellier (CEFE/Frankrike) och Centre Scientifique de Monaco. Arbetet finansierades av Institute Polaire Français Paul-Emile Victor (IPEV 137 och 354) och av Deutsche Forschungsgemeinschaft.