Mini-Bewegungen halten Pinguine warm

Extrem kalt und windig ist es in der Antarktis, doch ihren Bewohnern scheint das kaum etwas auszumachen. Forscher haben nun herausgefunden, wie es Kaiserpinguinen gelingt, sich gegenseitig warm zu halten. Im Fachmagazin "PLoS ONE" berichten Forscher um Daniel Zitterbart von der Universität Erlangen-Nürnberg, wie die Tiere dazu in einer engen Gruppe sehr dicht zusammenrücken.

Doch das reicht natürlich nicht aus, deswegen verändern die Tiere innerhalb der Gruppe immer wieder minimal ihre Position. Das tun sie in koordinierten Wellen, damit auch die Tiere am Rand regelmäßig in die Mitte gelangen.

Wichtig sei, so die Forscher, dass alle Pinguine ständig minimal ihren Platz ändern. Damit werde die ganze Gruppe ständig durchmischt. Die genau aufeinander abgestimmten, periodischen Bewegungen erinnerten an das Kneten von Teig. Die Wärme in der Mitte der Gruppe, die bis zu plus 37 Grad Celsius erreichen kann, wird so gerecht an alle verteilt.

Indem einzelne Tiere ihre Position leicht verändern, veranlassen sie ihre Nachbarn ebenfalls dazu und starten so die Welle, die die gesamte Kolonie nach und nach durchmischt. Das entspricht den Partikeln in einem Kolloid, erklären die Forscher. Das sind kleine Teilchen in einem anderen Medium, zum Beispiel einem Gas oder einer Flüssigkeit. Auch dort sorgt die Zufuhr von Energie - in diesem Fall Bewegungsenergie - für eine Verschiebung der Teilchen gegeneinander.

"Wir wissen nicht, wo der Startpunkt dieser Wellen liegt"

Die Pinguine haben dabei offenbar die ideale Packungsdichte gefunden: Stünden sie weniger eng, ginge Wärme verloren - stünden sie noch dichter, wären sie tatsächlich bewegungsunfähig. "Wir wissen nicht, wo der Startpunkt dieser Wellen liegt", sagt Forscher Zitterbart. "Manchmal drängen einzelne Tiere von außen hinein, in anderen Fällen aber beginnt die Bewegung wie aus dem Nichts heraus von irgendwo in der Gruppe." Der Physiker hatte im langen Winter an der Deutschen Antarktis-Station das Verhalten von Kaiserpinguinen per Digitalkamera festgehalten.

"Dies ist ein effektives Beispiel, wie ein biologisches System ein physikalisches Problem löst", sagt Zitterbart. Er hatte eine Pinguin-Kolonie im Sekundentakt fotografiert. Diese Tausende von Bildern analysierte er mit Hilfe einer selbst entwickelten Software: Weil jeder Pinguin am Kopf einen einzigartigen hellen Seitenfleck besitzt, konnte ein Bildverarbeitungs-Algorithmus aus den Foto-Sequenzen die genaue Position und Bewegungsbahn aller einzelnen Tiere herausarbeiten. Dabei zeigte sich die periodische Wellenbewegung, mit der die Vögel ihre scheinbare Bewegungsunfähigkeit aufheben.

Kaiserpinguine sind die einzigen Wirbeltiere, die während des antarktischen Winters brüten. Wegen des Klimawandels droht ihnen möglicherweise das langfristige Verschwinden. Die Männchen hüten das Ei, das auf ihren Füßen liegt, und warten fastend auf das Frühjahr. Dabei müssen sie auch tiefe Temperaturen von minus 50 Grad Celsius und Sturmgeschwindigkeiten von 180 Kilometern pro Stunde überstehen. Während sich ihre Kolonien an wärmeren Wintertagen locker über die Eisfläche verteilen, finden sie sich bei besonderer Kälte zu sogenannten Huddles zusammen, zu dicht zusammengedrängten Gruppen.