동물들은 수많은 방식으로 추위를 보호하기 위해 진화했습니다. 고래는 Blubber로 단열합니다. 들소는 지열 스프링 근처에 모입니다. 동굴에 검은 곰 대피소. 그리고 남극 대륙의 이하의 온도와 강풍 바람에 직면 한 황제 펭귄.
캘리포니아 대학교의 수학자 인 프랑수아 블랑 트 (François Blanchette)는“펭귄 허들은 조직화 된 혼란처럼 보입니다. "모든 펭귄은 개별적으로 행동하지만 최종 결과는 전체 커뮤니티에 대한 공평한 열 분포입니다."
Blanchette와 그의 팀이 발견 한 것처럼 펭귄은 높은 수준의 수학적 효율성으로 허들을 실행하는 것으로 나타났습니다. 최근에는 Woods Hole Oceanographic Institution의 물리학자인 Daniel Zitterbart는 고해상도 카메라를 개발하고 설치하여 방해받지 않은 허들 행동을 관찰하는 데 도움을주었습니다. Zitterbart의 팀은 최근 펭귄이 모여 어떤 조건을 발견했는지 발견했으며, 펭귄의 수학적 행동이 시간이 지남에 따라 식민지 건강에 대한 비밀을 드러낼 가능성을 조사하고 있습니다.
세계의 바닥에서, 수십만 명의 황제 펭귄이 4 월 바다에서 내륙 식민지로 50 마일 이상 여행을 떠납니다. 번식 후, 암컷은 음식을 위해 바다로 돌아가고 남성은 뒤에 머물며, 각각은 발 위의 주머니에 독방 계란을 배양합니다. 둥지 나 음식이 없으면 안정적인 팩 얼음 위에 모여 주변 열을 극대화하고 노출을 최소화함으로써 요소를 용감하게합니다.
지배적 인 바람이 얼음을 따라 모여서 밀어내는 것처럼 보일 수 있지만 진실은 더 미묘합니다. Blanchette와 그의 팀의 모델은 새들이 일제히 움직이지 않음을 분명히했습니다. 허들 센터의 펭귄은 온도가 화씨 100도에 닿는 곳에 도달하지만 대부분 여전히 서 있습니다. 허들의 바람 쪽에서 자신을 발견 한 새는 곧 더 따뜻하고 더 따뜻한쪽으로 이주하게됩니다. 더 많은 새들이 바람 쪽을 떠날 때 중앙에있는 펭귄은 곧 노출 된 것을 발견했습니다. 당연히,이 펭귄들은 또한 leward쪽으로 출발합니다.
허들은 일반적으로 몇 시간 동안 지속되며, 그 동안 펭귄은 허들의 차가운 외부에서 따뜻한 내부로 여러 회전을 순환 할 수 있습니다. 그 과정에서 각 개인은 자신의 따뜻함을 우선시하지만 허들의 열은 모두가 공유됩니다.
펭귄은 오래 전에 수학자들이 배운 것을 알고있는 것 같습니다. Blanchette의 모델에 따르면, 새들은 마치 그리드에 각각의 육각에 서있는 것처럼 자신을 배열합니다. 대부분의 허들은 Misshapen blobs로 시작합니다. 허들 주변의 바람 흐름과 온도는 첫 번째 펭귄 (일반적으로 바람 쪽에서 가장 차가운 펭귄)을 재배치합니다. 발동기로 알려진이 펭귄은 허들의 상대방의 상대적인 따뜻함에서 새로운 이웃을 찾아 waddles입니다.
발동기는 다른 사람들을 방해하지 않고 새로운 지점을 가정하면서 그의 새로운 이웃으로서 열 손실이 가장 적은 Leeward-side 경계 펭귄을 선택합니다. (그는 새로운 이웃 수를 극대화하는 지점을 선택하거나 선택하지 않을 수도 있습니다.이 모델에서는 그에게 중요한 것은 열 손실이 가장 적은 펭귄을 찾는 것입니다.) 그가 정착함에 따라, 그의 새로운 이웃 중 하나 이상이 움직이지 않고 허들 내부에 위치 할 수 있습니다. 한편, 바람 쪽면에서, 발동기는 이전의 지점을 비운 것으로 남겨서 이전의 내부 펭귄을 경계에 노출했을 것입니다.
더 많은 펭귄이 열 추구 임무를 시작함에 따라 허들의 경계는 일정한 흐름에 있습니다. 시간이 지남에 따라 허들의 거친 모양이 정의됩니다. 원래의 얼룩은 일반 기하학적 물체로 변형됩니다. 직선형과 둥근 끝이있는 직사각형 모양.
그것을 알지 못하고 새들은 거의 완벽한 배열로 우연히 발견되었습니다. Blanchette는“우리는 더 나은 방법을 생각하려고 노력했지만 [펭귄은 허들 수 있습니다]. 그러나 항상 어디로 가야할지 말할 수있는 전능 한 존재와 관련이있었습니다. "라고 Blanchette는 말했습니다.
그러나 펭귄이 처음에 모여서 무엇을 촉구합니까? 조사하기 위해 Zitterbart의 팀은 Atka Bay에 강력하고 원격 제어되는 전망대를 설계하고 설치하고 데이터를 해석하는 데 도움이되는 소프트웨어 패키지를 개발했습니다. 현장 연구원 들의이 전망대 보충제 관찰에서 작업하고 Zitterbart 팀이 펭귄 허들을 정확하게 예측하는 수학적 모델을 개발할 수있게 해주었다.
“우리에게 관련 부분은‘펭귄 느낌은 어떻습니까?’입니다. 펭귄이 어떻게 펭귄의 행동 방식을 지시하기 때문입니다. 그리고 우리는 행동을 측정합니다.”Zitterbart가 말했다. 이를 위해 그의 팀은 주변 온도, 습도, 풍속 및 태양 방사선이 온도에 대한 펭귄의 인식에 어떤 영향을 미치는지, 즉 인간의 바람의 냉기 요인과 유사한 개념 인“겉보기 온도”라는 개념을 개발했습니다. 그들은 또한 펭귄이 번식주기에 얼마나 멀리 떨어져 있었는지 고려해야했는데,주기 초반에 새들이 최근의 위조에서 깃털이기 때문에 비교적 차가운 온도에서 모자를 시작할 수 있습니다. 사이클이 끝날 무렵, 새들은 으스스한 수개월 동안 뚱뚱한 가게가 고갈되어 따뜻한 온도에서 모여지기 시작하는 경향이 있습니다.
Zitterbart의 팀은 이러한 모든 요소를 기반으로 점점 더 정확한 예측을 할 수있는 충분한 데이터를 수집했습니다. 예를 들어, 번식주기의 지점에 따라, 그들은 펭귄이 허들 링 할 확률이 50%가 될 수있는 팁 지점으로 화씨 -44.5 도의 겉보기 온도를 예측할 수 있습니다. 즉,이 온도에서, 새들은 느슨한 구성에서 고밀도 허들로 전환 될 것으로 예상됩니다.
.Zitterbart는 펭귄 허들이 수학적으로 정확하다고 생각합니다.
"각 펭귄의 무게를 측정하는 대신 마치 우리가 25,000 명의 펭귄의 무게를 동시에하는 것처럼 보인다"고 그는 말했다.
그의 팀은 현재 초기 허들 링 온도가 시간이 지남에 따라 식민지 건강의 변화를 드러내는 지 여부를 결정하기 위해 노력하고 있습니다. 수년에 걸쳐 안정적인 식량 수량에 접근 할 수있는 조류는 매년 동일한 에너지 매장량과 지방 단열재로 연례 번식지에 도착해야합니다. 따라서, 그들이 암살주기의 지점에 따라 모여있는 명백한 온도도 시간이 지남에 따라 일관성이 있어야합니다. 이것은 강력한 관찰 도구를 제공합니다. Zitterbart는 가설을 제공합니다. 펭귄이 예상보다 높은 명백한 온도에서 모여를 시작한다면, 변화된 식량 공급 또는 기후 변화가 그들의 구조 성공에 부정적인 영향을 미쳤다는 것을 의미 할 수 있습니다.
.Zitterbart는“우리가해야 할 일은 펭귄을 모으는 펭귄의 사진을 찍는 것입니다. 연구 용기를 섭취하고 운전하고 낚시하는 것과 비교할 때 돈은 훨씬 적은 돈이 될 것입니다. “우리는이 정보를 얻기 위해 노력하고있는 10 년의 데이터를 가지고 있습니다. 이것은 활동적인 과학의 영역입니다.”
이 기사는 에 재 인쇄되었습니다 theatlantic.com .
