Prawda

Niedziela, 17 stycznia 2021 - 03:34

« Poprzedni Następny »


Modelowanie zbijania się pingwinów cesarskich w gromadę: każdy dostaje równie dużo ciepła


Jerry A. Coyne 2020-08-25


Każdej zimy (wiosny na północnej półkuli) po wykluciu się piskląt, samica pingwina cesarskiego  (Aptenodytes forsteri) idzie do morza na dwa miesiące, żeby się podtuczyć, podczas gdy samiec pozostaje bez żywności czasami na 100 dni, żeby opiekować się pisklętami. (Kolej samców na jedzenie przychodzi później, ale często muszą przejść 100 km, żeby dotrzeć do wody.) Z temperaturą powietrza zaledwie -40° C i wiatrami wiejącymi z szybkością 140 km na godzinę, jest koszmarnie zimno. I dlatego pingwiny zbijają się w gromadę dla ciepła.

Tutaj jest krótkie wideo PBS zbitych w gromadę pingwinów. Proszę zauważyć nieustanne przesuwanie się ptaków.

 

 

I taka gromada rzeczywiście utrzymuje ciepło. Według nowego artykułu w PLOS ONE (pdf tutaj) temperatura wewnątrz gromady może osiągać od  20°C do 37,5°C. Osobniki na zewnątrz, narażone na zimne powietrze i wiatr, nie otrzymują jednak tyle ciepła. Jak pokazuje powyższe wideo, pingwiny  nieustannie się przemieszczają, znajdujące się na zewnętrz pingwiny przechodzą do środka, a potem są wypychane znowu na obrzeża. Te formacje zdają się trwać tylko przez kilka godzin – podczas poważnych burz.  


Jeśli klikniesz na zrzut z ekranu poniżej, możesz przeczytać ten artykuł, w którym trójka autorów przy użyciu kilku prostych założeń próbuje przewidzieć, jak kształt przyjmie formacja i jak będzie się on zmieniał w czasie. Jest także krótsze, ale łatwiejsze do zrozumienia streszczenie w “QuantaMagazine”.


https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0050277


Oto założenia autorów:

  1. Pingwiny tworzą formację i są ściśnięte w gromadę w najbardziej wydajny sposób: heksagonalnie. (To odpowiada temu, jak wydają się skupiać w taką gromadę w naturze.)
  2. Zakłada się, że pingwiny zbijają się w gromadę na płaszczyźnie i są tych samych rozmiarów i kształtów. Wieje wiatr.
  3. Pingwiny doznają założonej utraty ciepła z tymi, które są na zewnątrz formacji, tracącymi więcej ciepła.

Następnie autorzy wykonują symulację, w której zmarznięte pingwiny przesuwają się po jednym, żeby się ogrzać. Oto kroki, które symulują:

  1. Stworzenie zbitej gromady i ustalenie jej granic.
  2. Wyliczenie siły wiatru wiejącego wokół gromady.
  3. Wyliczenie profilów temperatury wokół gromady.
  4. Wyliczenie lokalnej utraty ciepła dla każdego pingwina.  
  5. Dodanie losowego zróżnicowania tempa utraty ciepła (fakultatywne).
  6. Zidentyfikowanie pingwina o najwyższym tempie utraty ciepła (“wędrowca”) i przesunięcie go do granicy miejsca, gdzie utrata ciepła jest najmniejsza.
  7. Ustalenie nowej granicy gromady.
  8. Powtórzenie pożądaną ilość razy przez powrót do kroku 2.  

“Quanta” pokazuje diagram, jak działa symulacja:


<span>Samuel Velasco/Susan D’Agostino/Quanta Magazine; based on: Modeling Huddling Penguins</span>
Samuel Velasco/Susan D’Agostino/Quanta Magazine; based on: Modeling Huddling Penguins

Zauważycie natychmiast, że niektóre z tych założeń są zbyt uproszczone – szczególnie to, że najbardziej zmarznięty pingwin jest tym, który wędruje i przechodzi do najcieplejszego miejsca na peryferii, nie zaś tylko do cieplejszego. Wideo gromady powyżej nie wydaje się pokazywać tylko jednego pingwina, który się przesuwa, ani też nie wydaje się realistyczne, by wędrowiec od razu znalazł najcieplejsze możliwe miejsce. Proszę zauważyć jednak, że kiedy przesuwa się najbardziej zmarznięty pingwin, wewnętrzny pingwin staje się zewnętrznym pingwinem i to tworzy nowego wędrowca i tak dalej. W końcu kształt gromady zmienia się.


Jak pokazuje poniżej diagram z artykułu, model pokazuje, że gromada zmienia się z nieregularnej na z grubsza prostokątną z jedną krótszą stroną prostokąta naprzeciwko wiatru. (Krótsze strony prostokąta są zaokrąglone, nie zaś proste.) Po około 50 powtórkach modelu zaczyna wyłaniać się stały kształt. Tutaj jest diagram z artykułu, pokazujący zmianę kształtu w czasie (po powtórkach) z wiatrem wiejącym z lewej strony.



Interesującym wynikiem tego modelu jest to, że w ostatecznym rachunku wszystkie pingwiny doświadczają mniej więcej tej samej utraty ciepła i mają z grubsza równy dostęp do ciepła wewnątrz gromady. To jest przykład samolubnego zachowania, które daje równość ciepła dla wszystkich. Autorzy notują także, że model nie daje najmniejszej utraty ciepła dla kolonii jako całości, która moim zdaniem wynikałaby z koła. (Tylko zgaduję.)


Wartość symulacji jest tylko tak dobra, jak jej moc przewidywania. Czy pingwiny zbijają się w gromady rzeczywiście przyjmując z czasem te kształty? Odpowiedź wydaje się brzmieć: niezbyt: nie są to wydłużone prostokąty, ale bardziej nieregularne kształty. (Jedna prognoza, która była jednak potwierdzona poprzednio, to że pingwiny są upakowane heksagonalnie.)


Autorzy “podkręcili” model przez pozwolenie na losowe zróżnicowanie utraty ciepła przez poszczególne pingwiny, co daje bardziej nieregularne kształty i, jak piszą autorzy, dają kształt gromady “jakościowo podobne do rzeczywistych gromad”. Wskazują na ilustrację, która ma pokazywać jakościowe podobieństwo (Ilustracja 5a), ale tego nie pokazuje: pokazuje, że gromady stają się bardziej nieregularne w kształtach, kiedy wzrasta stopień losowych zakłóceń. Byłoby lepiej, gdyby pokazali kilka rzeczywistych kształtów gromad, ewoluujących z czasem.  


Artykuł w “Quanta” nawiązuje do badań o utracie ciepła i ruchach pingwinów, które są w toku i mogą z czasem dać jakieś dane, ale jeszcze ich nie ma. Dane pokazują jednak, jak przewidywano, że jednostki mają tendencję do przesuwania się z nawietrznej na zawietrzną stronę gromady i że ten ruch jest wyraźniejszy przy silniejszych wiatrach.  


Wiele pozostaje do zrobienia, włącznie z obserwacjami kolonii, żeby zobaczyć, jak przesuwają się poszczególne pingwiny. Jest to jednak bardzo trudne przy okropnych warunkach pogodowych i problemach z umieszczaniem naukowców koło tych narażonych kolonii. (Jeden z cytowanych artykułów zawiera opis zdalnie sterowanego obserwatorium.) I, oczywiście, jeśli założenia modelu okażą się błędne, jak wydaje się być parę z nich, to model wymaga poważnego przebudowania. Przynajmniej jednak autorzy wyodrębnili zgrabny problem, który może mieć dość proste rozwiązanie. Sądzę jednak, że rozwiązanie będzie musiało dotyczyć więcej niż jednego pingwina poruszającego się równocześnie!


h/t: Paul

_________

Article Source:Waters A, Blanchette F, Kim AD (2012) Modeling Huddling Penguins. PLOS ONE 7(11): e50277. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0050277

 

Modeling the huddling behavior of Emperor penguins: everybody gets equal warmth

Why Evolution Is True, 18 sierpnia 2020

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska



Jerry A. Coyne

Emerytowany profesor na wydziale ekologii i ewolucji University of Chicago, jego książka "Why Evolution is True" (Polskie wydanie: "Ewolucja jest faktem", Prószyński i Ska, 2009r.) została przełożona na kilkanaście języków, a przez Richarda Dawkinsa jest oceniana jako najlepsza książka o ewolucji.  Jerry Coyne jest jednym z najlepszych na świecie specjalistów od specjacji, rozdzielania się gatunków. Jest również jednym ze znanych "nowych ateistów" i autorem książki "Faith vs Fakt". Jest wielkim miłośnikiem kotów i osobistym przyjacielem redaktor naczelnej.

Skomentuj     Wyślij artykuł do znajomego:     Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 1184 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Dlaczego szczepionki mRNA mogą zrewolucjonizować medycynę?   Ridley   2021-01-02
Szczepionka mRNA na koronawirusa: świadectwo ludzkiej pomysłowości i mocy nauki   Coyne   2021-01-01
Dziwaczny rodzaj rasistowskiego patriarchatu   Arora   2020-12-31
Centrala muszek owocowych: Bloomington Drosophila Stock Center   Coyne   2020-12-29
Pierwszy raport o używaniu narzędzi przez pszczoły: rodzimy gatunek używa grudek łajna, by odeprzeć drapieżne szerszenie   Coyne   2020-12-23
Nie – żadne chi nie istnieje   Novella   2020-12-21
Moc nauki dostarczyła najlepszej możliwej wiadomości w tym koszmarnym roku   Ridley   2020-12-18
Szczątkowa cecha ptaków, która mogła być funkcjonalna u przodków: zdalne wyczuwanie drgań dziobem (nadal czynne u kiwi)   Coyne   2020-12-16
Paradoks wielce niedoskonałego dobra   Koraszewski   2020-12-11
Nasiona roślin ewoluują, by upodobnić się odchodów antylopy, a oszukane żuki gnojowe odtaczają i zagrzebują nasiona   Coyne   2020-12-10
AI – asystent lekarza   Novella   2020-12-09
Czy problem zwijania białka został rozwiązany?   Coyne   2020-12-05
„Gryzoń skunksowy”, który żuje trujące rośliny i wypluwa truciznę na swoje futro   Coyne   2020-12-02
Intensywne zbieranie leczniczej rośliny przez ludzi prowadzi do ewolucji nowych kolorów liści i kwiatów   Coyne   2020-11-28
Jak ewoluuuje altruizm?   Coyne   2020-11-25
Filozof zainfekowany efektem potwierdzenia wyjaśnia, dlaczego ewolucja dowodzi Boga   Coyne   2020-11-23
Według nowych badań są cztery gatunki pingwinów białobrewych, a nie tylko jeden   Coyne   2020-11-19
Gra w łajdactwo, by zrozumieć łajdaków   Novella   2020-11-18
Ewolucja psów   Novella   2020-11-09
Genomowa i ewolucyjna analiza wymarłego kota szablozębnego   Coyne   2020-10-31
Zakład Simon-Ehrlich po 40 latach   Gale L. Pooley   2020-10-23
Używające narzędzi mrówki budują struktury, by spijać roztwór cukru w pojemnikach, nie topiąc się   Coyne   2020-10-22
Czego pandemia nauczyła nas o nauce?   Ridley   2020-10-19
Przeddarwinowscy “darwiniści”   Berry   2020-10-16
Covid 19 może przejmować kontrolę nad receptorami bólu, uśmierzając ból i podnosząc szerzenie się choroby: możliwy rezultat doboru naturalnego   Coyne   2020-10-15
Znowu wrzawa, że “teoria ewolucji wywrócona”, ale jak zwykle, robią z igły widły   Coyne   2020-10-13
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 4. Rzekome znaczenie dryfu genetycznego w ewolucji   Coyne   2020-10-09
Chromosomy Y ludzi, neandertalczyków i denisowian   Novella   2020-10-08
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 3. Rzekome znaczenie epigenetyki w ewolucji   Coyne   2020-10-07
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 2. Rzekome nieistnienie gatunków   Coyne   2020-10-05
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 1. Genetyczna plastyczność    Coyne   2020-10-03
“New Scientist”: Darwin jednak miał rację    Coyne   2020-10-01
Uprawy GMO i wzrost plonów   Novella   2020-09-28
Książka o psychologii ewolucyjnej, która pokazuje wartość tej dziedziny – ale nie wartość memów   Coyne   2020-09-22
Przyjemności seksu i jagód   Ridley   2020-09-18
Czy można falsyfikować naukowe teorie? Naukowiec odpowiada, że “nie”   Coyne   2020-09-12
Naukowe pismo “Nature” przystaje do Przebudzonych twierdząc, że zarówno płeć, jak gender są niebinarne   Coyne   2020-09-09
Wybór ostatecznej wolności   Witkowski   2020-09-07
Polio zlikwidowane w Afryce   Novella   2020-09-05
Czy wyrazy ludzkiej twarzy są uniwersalne w okazywaniu emocji?   Coyne   2020-09-02
Barwny erudyta J.B.S. Haldane   Coyne   2020-08-28
Modelowanie zbijania się pingwinów cesarskich w gromadę: każdy dostaje równie dużo ciepła   Coyne   2020-08-25
Jak algorytmy wpływają na twoje życie   Novella   2020-08-24
Z okazji dziewięćdziesiątych urodzin Thomasa Sowella   Jacoby   2020-08-22
Prawdziwie długa szyja: 6-metrowy wodny gad z triasu z szyją długości 2,7 metra   Coyne   2020-08-19
Wątrobiane duszki   Novella   2020-08-17
Rozrzedzanie krwi bez groźby krwawienia   Novella   2020-08-14
Nowy raport: Bakteria po stu milionach lat nadal żywa!   Coyne   2020-08-08
Modlitwa to nie jest lekarstwo   Nowella   2020-08-07
Maleńki, 10-centymetrowy dinosaur, który zjadał owady   Coyne   2020-08-06
Piękny skoczek, który upodabnia się do mrówki   Coyne   2020-08-03
Urodziny Rosalind Franklin!   Cobb   2020-07-31
Kondor wielki: ptak, który rzadko kiedy macha skrzydłami   Coyne   2020-07-28
Czy ludzie byli w Nowym Świecie ponad 30 tysięcy lat temu?   Coyne   2020-07-26
Oszaleć na punkcie nietoperzy w czasach korony i politykierstwa   Collins   2020-07-25
Dwa gatunki dały zdolną do życia hybrydę, mimo że rozeszły się 150 milionów lat temu   Coyne   2020-07-23
Niccolo Tartaglia jego tajemnica   Jacoby   2020-07-20
Akcja afirmatywna w wieloetnicznym narodzie   Hyams   2020-07-17
Dekolonizacja ewolucji (i Darwina) była nieunikniona   Coyne   2020-07-15
Filtr mózgu (czyli czego nie widzimy)   Novella   2020-07-14
Homeopatia jest bezwartościowa a czasami szkodliwa   Novella   2020-07-10
Pięć błędnych wyobrażeń o ewolucji: jedno jest wątpliwe, jedno niesłuszne   Coyne   2020-07-08
Wiecznie kurczący się tranzystor i wynalezienie Google   Ridley   2020-07-06
Postmodernizm: filozofia, która stoi za naszymi wojnami kulturowymi i postępującym nihilizmem   Hill   2020-07-02
Bodźce do innowacji w końcu pokonają COVID-19   Ridley   2020-06-27
Maleńkie stworzenia morskie budują olbrzymie, fantastyczne domy, by chronić się i zdobywać pokarm   Coyne   2020-06-25
Rośliny uprawne z edytowanym genomem pomagają farmerom i środowisku   Ridley   2020-06-20
Czy klucz do COVID można znaleźć w rosyjskiej pandemii?   Ridley   2020-06-18
Skąd więc wziął się ten wirus?   Ridley   2020-06-16
Nowe dane o tym, jak działają grzyby „mrówek zombie”   Coyne   2020-06-15
Czy brytyjski naukowy establishment popełnił największy błąd w historii?   Ridley   2020-06-13
Błysk światła w mroku   Sheagren   2020-06-12
Poczucie pewności napędza efekt potwierdzenia   Novella   2020-06-08
Czy możemy zobaczyć osobowość?   Novella   2020-06-05
Rozwiązanie dla obecnego kryzysu   Ridley   2020-06-02
Lokalizacja funkcji wykonawczych   Novella   2020-05-30
Przestańcie wierzyć w naukę   Greenfield   2020-05-28
Ewolucyjne korzenie sztuki   Koraszewski   2020-05-27
Innowacji nie można wymusić, ale można je zdławić   Ridley   2020-05-26
Stymulowanie kory wzrokowej   Novella   2020-05-23
Pora na telemedycynę   Novella   2020-05-19
Czy mrożącą krew w żyłach prawdą jest, że decyzja o zamknięciu społeczeństwa opierała się na luźnych matematycznych spekulacjach?   Ridley   2020-05-15
MMR jest bezpieczna i skuteczna   Novella   2020-05-14
Odporność stada na fakty   Koraszewski   2020-05-13
O COVID wiemy wszystko – i nie wiemy niczego   Ridley   2020-05-12
Nanotechnologia zastosowana do leczenia choroby Alzheimera   Novella   2020-05-11
COVID-19 – To są szkody   Novella   2020-05-05
Nadmiar teorii wszystkiego   Koraszewski   2020-05-04
Zawodnicy – i trudności – w wyścigu do wyleczenia COVID   Ridley   2020-04-30
Psychologia sprzeciwu wobec szczepień   Novella   2020-04-25
Prowokator czy prowokowany?   Witkowski   2020-04-24
Nauka on-line jest skuteczna   Novella   2020-04-23
Mądrość w pułapce autorytetu   Witkowski   2020-04-18
Znaleziono najstarszego “bilaterian”: odkryto podobne do robaka stworzenie wraz z jego skamieniałymi śladami   Coyne   2020-04-16
Nietoperze i pandemia   Ridley   2020-04-14
Pandemia ludzkiej głupoty   Novella   2020-04-12
W miarę postępu badań natura naszego wroga staje się coraz wyraźniejsza   Ridley   2020-04-04
Wzmacnianie układu odpornościowego podczas pandemii   Novella   2020-04-02
Dlaczego ten wirus inaczej dotyka pokolenia?   Ridley   2020-03-30
Czaszka maleńkiego dinozaura/ptaka znaleziona w bursztynie   Coyne   2020-03-27

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Cervantes



Wojaki Chrystusa



 Palestyńskie weto



Wzmacnianie układu odpornościowego



Wykluczenie Tajwanu z WHO



Drzazgę źle się czyta



Sześć lat



Pochodzenie



Papież Franciszek



Schadenfreude



Pseudonaukowa histeria...


Panstwo etc



Biły się dwa bogi


 Forma przejściowa


Wstęga Möbiusa


Przemysł produkcji kłamstw


Jesteś tym, co czytasz,



Radykalne poglądy polityczne


Einstein



Socjologia



Allah stworzyl



Uprzednie doświadczenie



Żydowski exodus



PRL Chrystusem narodów



Odrastające głowy hydry nazizmu



Homeopatia, wibracje i oszustwo


Żołnierz IDF



Prawo powrotu



Mózg i kodowanie predyktywne



Nocna rozmowa



WSzyscy wiedza



Nieustający marsz



Oświecenie Pinker



Alternatywna medycyna zabija


Listy z naszego sadu
Redaktor naczelny:   Hili
Webmaster:   Andrzej Koraszewski
Współpracownicy:   Jacek, , Malgorzata, Andrzej, Marcin, Henryk