Mathematik: Wie Pinguine die Kolonie warm halten

Fluguntaugliche Seevögel sind für Mathematiker eher selten ein Thema. Der Strömungsforscher Francois Blanchette und seine Kollegen von der University of California in Merced aber haben sich jetzt der Kaiserpinguine angenommen. Der Grund: Sie wollten herausfinden, ob sich die Wärmeverteilung in Pinguingrüppchen berechnen lässt.

Dafür mussten die Forscher nicht einmal ihr Labor verlassen. Stattdessen schauten sie sich Videofilme über die Kaiserpinguine an, bastelten daraus ein mathematisches Modell und analysierten, nach welchem Prinzip sich die Tiere zusammenrotten, um Eis und Kälte in der Antarktis zu trotzen (Public Library of Science One, Link: doi.org/jst).

In kleinen Grüppchen stellten sie ihre Modellpinguine so dicht zusammen, dass sich nur die äußeren Tiere bewegen konnten. Wie in der Wildnis waren also immer nur wenige Pinguine besonders stark der Kälte ausgesetzt, das allerdings nur kurz: Schnell zog es sie auf wärmere Plätze zurück.

Die Forscher stießen auf ein rotierendes Kältefluchtsystem, das erstaunlich effizient ist. "Selbst wenn jeder Pinguin versucht, möglichst wenig Wärme zu verlieren, resultiert daraus ein Muster, in dem jedes Tier gleich häufig gleich viel Wind und Wetter ausgesetzt ist", sagt Blanchette. Dadurch können die Kaiserpinguine die Wärme der Gruppe ausnutzen und die Stürme und Kälte der antarktischen Winter besser überstehen.

Die Forscher wollen ihre Ergebnisse nun auch auf andere Organismen übertragen. Zum Beispiel um zu erforschen, wie sich Gifte in Bakterienkolonien verteilen. Oder ob das Prinzip auch für Roboter passt. "Wenn Roboter eine Region mit rauen Umweltbedingungen säubern müssen, könnten die einen die anderen als Schutz gegen Verwitterung einsetzen", sagt Blanchette. Und sich nach dem Pinguin-Prinzip zusammenrotten.