Königspinguine bilden glasartige Brutkolonien
Bio-News vom 09.05.2018
Brutpaare von Königspinguinen verhalten sich wie Moleküle eines erstarrten Glases. Das ist das überraschende Ergebnis einer internationalen Studie von Physikern und Biologen der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), die mehrere Jahre lang zwei Brutkolonien beobachtet haben. Die Forscher glauben, dass die Kolonie durch die glasartige Anordnung der Brutpaare schnell und unproblematisch auf äußere Störungen – etwa durch eindringende Robben – reagieren kann.
Königspinguine brüten auf den subantarktischen Inseln, wo sie sich im Sommer zu riesigen Brutkolonien mit mehreren hunderttausend Vögeln zusammenfinden. Im Gegensatz zu den meisten anderen Pinguinarten bauen sie jedoch keine Nester, sondern tragen ihr Ei in einer Bauchfalte. Trotzdem verharrt jedes Paar während der gesamten zweimonatigen Brutzeit an nahezu der gleichen Stelle und verteidigt seinen Brutplatz aggressiv gegen andere Pinguine.
Brutplätze ähneln Wassertropfen
Richard Gerum, Doktorand bei Prof. Dr. Ben Fabry am Lehrstuhl für Biophysik der FAU, hat mit seinen Kollegen und einem internationalen Team von Forschern aus Frankreich, Monaco und den USA die Standorte von mehreren tausend Brutpaaren mit Hilfe von fotografischen Aufnahmen aus einem Helikopter kartiert. Dabei stellten die Forscher fest, dass die Struktur der Brutplätze einer zweidimensionalen Flüssigkeit von Partikeln ähnelt, die wie in einem Wassertropfen von gegenseitigen Anziehungskräften zusammengehalten werden. Jedoch stoßen sie sich ab, wenn sie sich zu nahe kommen.
Ein solches Wechselspiel von anziehenden und abstoßenden Kräften zwischen Teilchen wurde erstmals 1924 vom britischen Physiker John Lennard-Jones vorgestellt. Das Team nutzte dieses physikalische Modell, um die Brutkolonie zu modellieren. Dabei beschreiben die anziehenden Kräfte die Tendenz der Pinguine zur Bildung einer dichten Brutkolonie. Die abstoßenden Kräfte beschreiben den „Pick-Radius“, mit dem die Pinguine ihren Brutplatz verteidigen.
Publikation:
Richard Gerum, Sebastian Richter, Ben Fabry, Céline Le Bohec, Francesco Bonadonna, Anna Nesterova and Daniel P Zitterbart
Structural organisation and dynamics in king penguin colonies
Journal of Physics D: Applied Physics, Volume 51, Number 16
DOI: /10.1088/1361-6463/aab46b
Störungen werden geheilt
Eine Analyse des Modells ergab, dass die Struktur der Brutkolonie der eines erstarrten Glases ähnelt und dadurch ohne nennenswerte Veränderungen wochenlang bestehen bleibt. Voraussetzung ist aber, dass die Kolonie nicht gestört wird. So gelingt es den sich bei der Brut abwechselnden Elterntieren, den Partner einfach wiederzufinden. Störungen der Brutkolonie – etwa durch Robben auf der Suche nach einem sonnigen Rastplatz – werden durch ein lokales Aufschmelzen und Verflüssigen der Struktur schnell „geheilt“ ohne die gesamte Kolonie zu beunruhigen.
Optimaler Zustand
Das Team glaubt, dass dieser glasartige Zustand ein Optimum an Dichte und Flexibilität bietet. Eine weitere Verdichtung durch eine gitterförmige Anordnung der Brutpaare wie in einem Kristall hätte dagegen zur Folge, dass sich lokale Störungen wie ein Riss durch die gesamte Kolonie ausbreiten könnten und nur schwer zu reparieren wären.
