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Koordinationsstarke Pinguine

03.06.2011
Kaiserpinguinen gelingt es, bei extremen Temperaturen und orkanartigen Stürmen im antarktischen Winter zu überleben, indem sie sich in dicht gepackten Huddles zusammenschließen.

Doch wie gelangen die Pinguine am Rand eines solchen Huddles in dessen Mitte, um sich aufzuwärmen? Physiker Daniel P. Zitterbart, Doktorand am Lehrstuhl für Physikalisch-Medizinische Technik unter Leitung von Prof. Dr. Ben Fabry an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) fand heraus, dass alle Pinguine innerhalb eines Huddles ihre Bewegungen genau koordinieren und sich in periodischen Wellen gemeinsam bewegen. So wird die Huddlestruktur ständig durchmischt und die kostbare Wärme gerecht verteilt.

Die Ergebnisse wurden nun in der Zeitschrift PLoS ONE veröffentlicht (http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0020260).

Daniel Paranhos Zitterbart hat mehr als ein Jahr lang an der Deutschen Antarktis-Station (Neumayer-Station, Dronning Maud Land) als Mitglied eines 9-köpfigen Überwintererteams als Physiker gearbeitet und sich den langen antarktischen Winter mit einem faszinierenden Forschungsprojekt verkürzt: der Untersuchung des Huddling-Verhaltens von Kaiserpinguinen. Beim Huddling rücken die Tiere sehr dicht zusammen, um sich gegenseitig zu wärmen – bei Temperaturen von -50°C und Windgeschwindigkeiten von 180 km/h ist das überlebensnotwendig. Zitterbart wollte herausfinden, wie die Tiere den Austausch innerhalb des Huddles organisieren, um Pinguinen am Rand die Möglichkeit zum Aufwärmen zu geben und Pinguinen in der Mitte des Huddles den Weg nach außen freizumachen. Das scheinbar unlösbare Problem dabei ist, dass die Pinguine beim Huddeln so dicht gepackt stehen, dass jegliche Bewegung einzelner Tiere verhindert wird.

Um hinter dieses Geheimnis zu kommen, hat Daniel P. Zitterbart seine Spiegelreflexkamera mit einem klimafesten Gehäuse versehen und im Sekundentakt Tausende von Aufnahmen einer Pinguinkolonie geschossen. Mit selbst entwickelter Software hat er anschließend die genaue Position und Bewegungsbahn aller Pinguine in der Kolonie aus den Bildsequenzen extrahiert. Dabei wurde deutlich, dass die Pinguine ihre Position und damit die Struktur des Huddles ständig verändern, indem sie ihre Bewegungen genau koordinieren und sich in periodischen Wellen gemeinsam bewegen. Die dabei entstehenden Bewegungsmuster erinnern an das Kneten von Teig.

In einer Studie, die der Universitätsbund der FAU mit 5.000 Euro unterstützt, entwickelt Daniel P. Zitterbart zurzeit eine fernsteuerbare Pinguin-Beobachtungsstation für den dauerhaften Einsatz in der Antarktis zur Überwachung und zum Schutz dieser stark bedrohten Tiere. Er hat sich auch in weiteren Projekten dem Artenschutz verschrieben. So ist er Initiator einer weltweiten Initiative zur Kartierung der Biodiversität auf unserem Planeten. Anhand einer von ihm entwickelten App können Besitzer von Android-Handys Beobachtungsdaten und Sichtungen von Pflanzen und Tieren in eine öffentliche Datenbank einspeisen. Ein weiterer Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten des Physikers ist die Entwicklung einer Methode, Wale mit hochauflösender Wärmebildtechnologie automatisch aufzuspüren, um das Risiko einer möglichen Schädigung durch vom Menschen verursachten Unterwasserlärm, wie er bei Rammarbeiten für Windkraftanlagen, der Suche nach Öl unter dem Meeresboden oder militärischen Manövern entsteht, minimieren zu können.

Videos im Internet:
http://lpmt.biomed.uni-erlangen.de/research/21-penguin-huddling-dynamics
Das Paper im Internet:
http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0020260
Die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, gegründet 1743, ist mit 29.000 Studierenden, 590 Professorinnen und Professoren sowie 2000 wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte Universität in Nordbayern. Schwerpunkte in Forschung und Lehre liegen an den Schnittstellen von Naturwissenschaften, Technik und Medizin in engem Dialog mit Jura und Theologie sowie den Geistes-, Sozial- und Wirtschaftswissenschaften. Seit Mai 2008 trägt die Universität das Siegel „familiengerechte Hochschule“.
Mehr Informationen:
Daniel Paranhos Zitterbart
Tel.: 09131/85-24037
daniel.p.zitterbart@physik.uni-erlangen.de

Pascale Anja Dannenberg | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-erlangen.de/
http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0020260
http://lpmt.biomed.uni-erlangen.de/research/21-penguin-huddling-dynamics

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