Prawda

Czwartek, 18 sierpnia 2022 - 06:00

« 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 1328 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Pierwszy znany drapieżnik: nowo opisana skamieniałość   Coyne   2022-08-16
Nie karm mózgu śmieciowym jedzeniem   Bhogal   2022-08-10
Kot Mehitabel pisze w “Science”   Coyne   2022-08-09
Nauka o wolności: rozmowa z Anną Kryłow   i Anna Kryłow   2022-08-06
Pierwsze dowody kopalne na opiekę nad lęgiem i niezwykły przypadek asymetrii kierunkowej   Coyne   2022-08-05
Badania dowodzą, że fakty nie mają znaczenia: jak propaganda wykorzystuje i normalizuje antysemityzm     2022-08-03
Horyzontalny transfer genów u owadów: jest rozpowszechniony, ale co to znaczy?   Coyne   2022-08-02
Dokonane w Afryce badanie genomu fasolnika egipskiego oznacza krok naprzód w dywersyfikacji światowego zaopatrzenia w żywność   Karavolias   2022-08-01
Grupy anty-GMO przegrywają sprawę sądową w Nigerii    i Nkechi Isaak   2022-07-30
Raz jeszcze: czy rasy są tylko społecznym konstruktem bez naukowego lub biologicznego znaczenia?   Coyne   2022-07-28
„New Yorker” pisze o hoacynie, sugeruje, że koncepcja Darwina drzew ewolucyjnych może być urojeniem   Coyne   2022-07-25
Nazistowscy lekarze i dzisiejsi antysemici: redefinicja etyki, żeby usprawiedliwić prześladowania Żydów     2022-07-18
Carl Sagan i wolność wątpienia   Jacoby   2022-07-18
Jak Darwin spowodował globalne ocieplenie swoją teorią doboru płciowego   Coyne   2022-07-16
Dieta mieszana misiów i innych   Júnior   2022-07-14
Londyńskie Natural History Museum popełnia błąd naturalistyczny - wielokrotnie   Coyne   2022-07-11
Nigeria gotowa na spełnienie oczekiwań rolników     2022-07-08
Szczepionki przeciwko grypie związane ze zmniejszonym ryzykiem choroby Alzheimera   Novella   2022-07-07
Nowoczesność Darwina: w O powstawaniu jest antycypacja neutralnej teorii i przerywanej równowagi   Coyne   2022-07-06
Pinker: “Wojna o ewolucję jest także wojną kulturową”   Coyne   2022-07-05
Raz jeszcze: błędny artykuł o tym, dlaczego teoria ewolucji jest przestarzała   Coyne   2022-07-04
Niech Moc będzie z pszczołą   Júnior   2022-06-28
Dramatyczny wzrost cen paliw kopalnych jest bolesny, ale daje niewielkie korzyści w walce z globalnym ociepleniem   Lomborg   2022-06-25
Efekt grupy – paskudny błąd poznawczy   Novella   2022-06-22
Nasiona z edytowanymi genomami będą miały przystępną cenę   Maina   2022-06-15
„Zapylisz mnie!”: nachalni bohaterowie świata roślin   Júnior   2022-06-11
Agroekologia zmienia biednych farmerów w biedniejszych   Muhumuza   2022-06-09
Kartofel z Matką Boską w jednej klapie i Karolem Marksem w drugiej   Koraszewski   2022-06-06
Jak nasze wspomnienia są powiązane   Novella   2022-06-04
Wielka Brytania dąży do zezwolenia na edytowanie genów   Novella   2022-06-02
„Grubogłowi przedsiębiorcy pogrzebowi w noc żywych trupów”   Júnior   2022-05-31
Coraz mniejsza część głównych plonów roślin jadalnych na świecie idzie na wyżywienie głodnych, a coraz więcej wykorzystuje się do celów niespożywczych     2022-05-28
Naukowiec z Ghany: “Afryka potrzebuje GMO bardziej niż reszta świata”   Gakpo   2022-05-26
GMO i edytowanie genów: jaka jest różnica?   Karavolias   2022-05-23
Toksyczny nektar, czyli ostrożnie z tureckim miodem   Júnior   2022-05-20
Kolejna nieudana i podyktowana ideologią próba wykazania, że płeć u ludzi nie jest binarna   Coyne   2022-05-18
Brian Charlesworth o błędach nowego artykułu rzekomo pokazującego, że fundamentalne założenie ewolucji neodarwinowskiej jest błędne   Coyne   2022-05-16
Trutnie i inni fruwający panowie   Junior   2022-05-13
Wygnanie z uniwersyteckiego świata – dwa lata później   Winegard   2022-05-10
Życie kwitnące po śmierci   Junior   2022-05-05
Organiczne środki owadobójcze są szkodliwe dla pożytecznych owadów     2022-04-30
Oxitec rozszerza próby z komarami GMO, by zredukować szerzenie się malarii   Conrow   2022-04-28
Słowa w wosku zapisane   Tonhasca Junior   2022-04-26
Rodzice, szkoła, państwo: kultura niskich oczekiwań   Koraszewski   2022-04-25
Nowoczesne ulepszanie roślin uprawnych przyjmuje historyczne podejście   Karavolias   2022-04-20
Pierwsza spożywcza roślina GMO w Ghanie   Baffour-Awuah   2022-04-16
Indie zwalniają edytowanie genów z wymaganej dla GMO oceny bezpieczeństwa   Paranjape   2022-04-11
Metamorfozy    Júnior   2022-04-09
Rolnicy nie mogą uprawiać tego, na co ich nie stać   Ongu   2022-04-07
Rośliny zmodyfikowane: odkłamać opinię o GMO   Conrow   2022-04-07
Odmowa szczelinowania jest szaleństwem   Ridley   2022-04-02
Jak wirusy chorób układu oddechowego ewoluują, by stać się łagodniejsze   Ridley   2022-03-22
Czy globalne ocieplenie może być dla nas dobre?   Ridley   2022-03-03
Południowa Afryka powinna przemyśleć regulacje dotyczące genetycznie modyfikowanych roślin   i Priyen Pillay   2022-03-01
Dlaczego środowiskowcy stanowią większą przeszkodę dla skutecznej polityki klimatycznej niż negacjoniści?   Boudry   2022-02-21
O figach i osach   Júnior   2022-02-18
Pień liczący 40 tysięcy lat przekazany Maorysom zamiast nauce   Coyne   2022-02-14
Propaganda anty-GMO obraża drobnych farmerów w Afryce i w Azji   Gakpo   2022-02-08
Jak “tubylcza medycyna” różni się od medycyny   Coyne   2022-02-07
Biotechnologia podnosi plony wysokobiałkowego afrykańskiego pochrzynu   Wetaya   2022-02-04
Spadanie w przepaść   Turski   2022-01-27
Czy koniki morskie coś nam mówią o LGBT? Błąd naturalistyczny popełniony przez Sussex Wildlife Trust   Coyne   2022-01-25
Ojczyznę wolną (od GMO) zachowują pany   Koraszewski   2022-01-22
Namawianie roślin, żeby podjęły ryzyko   Karavolias   2022-01-20
Czy uczenie się metodą prób i błędów jest „nauką”?   Coyne   2022-01-14
Czy gaz i energia jądrowa są “zielone”   Novella   2022-01-12
Ptasia grypa w czasach ludzkiej zarazy   Collins   2022-01-11
Rasa jest kontinuum. Płeć jest cholernie binarna   Dawkins   2022-01-10
Komiczne krzyki o klimatycznej Apokalipsie –— 50 lat nieuzasadnionego siania paniki   Lomborg   2022-01-06
Gnidy, o których PIS ci nie powie   Koraszewski   2022-01-05
Niebezpieczeństwo upolitycznienia nauki   Krylov   2022-01-01
Specjalne przesłanie do muzułmanów na całym świecie   Pandavar   2021-12-28
Nowe badania pokazują, że kraje rozwijające się płacą wysoką cenę za ograniczanie upraw roślin GMO   Maina   2021-12-25
Jajo, które wywołało sensację   Koraszewski   2021-12-24
Pięć powodów zakończenia debaty o GMO   Evanea   2021-12-16
Richard Dawkins pisze do “przyjaciół nauki i rozumu” w Nowej Zelandii   Coyne   2021-12-14
 Syntetyczna biologia oferuje obietnicę rozwiązania globalnego problemu z plastikiem   Agaba   2021-12-13
Nigeria wzywa Afrykę, by szła w jej ślady w sprawie GM wspięgi wężowatej   Opoku Gakpo   2021-12-09
Małe nietoperze idą do przedszkola   Koraszewski   2021-12-06
Afrykańscy naukowcy wzywają do polityki poparcia biologii syntetycznej i innych innowacji   Agaba   2021-12-02
Uprawy GMO zredukowały zatrucia farmerów pestycydami   Maina   2021-11-27
Czy genetyka może pomóc wyeliminować nierówność?   Coyne   2021-11-26
Matematyka i prawdziwa historia katastrofy klimatycznej   Lomborg   2021-11-24
Nigeria daje zielone światło kukurydzy GMO   Conrow   2021-11-22
Ugandyjscy studenci nalegają na powszechne stosowanie biotechnologii i uchwalenie prawa o biobezpieczeństwie   Agaba   2021-11-17
Organiczny eksperyment Sri Lanki   Novella   2021-11-16
Ruanda skwapliwie przyjmuje biotechnologię poprzez ekspansję OFAB   Meeme   2021-11-12
Sprzeciw wobec anulowania Huxleya   Coyne   2021-11-05
Farmerka z Kenii zbiera obfity plon z bawełny GM   Meeme   2021-11-04
Czarni uczeni i nauka o rasizmie   Koraszewski   2021-11-03
Kłusownictwo narzuca na słonie dobór w kierunku ewolucji słoni bez ciosów   Coyne   2021-11-01
Marnujemy naszą wielką szansę na edytowanie genów   Ridely   2021-10-29
“Czarne tygrysy” w małym indyjskim rezerwacie sugerują losowy dryf genetyczny   Coyne   2021-10-26
Wytwarzanie białek w roślinach przez rolnictwo molekularne   Novella   2021-10-20
Strzelby, zarazki, maszyny to zdecydowanie antyrasistowska książka. Dlaczego lewica jej nie kocha?   Barnett   2021-10-13
Nigeryjscy farmerzy nie mogą się doczekać wystarczających ilości GM nasion wspięgi wężowatej   Gakpo   2021-10-12
Dobór płciowy versus dobór naturalny: na przykładzie chrząszczy   Coyne   2021-10-08
Edytowanie genów kluczem do ulepszenia podstawowych upraw w Afryce   Abugu   2021-10-01
Bakłażan GMO jest udokumentowaną wygraną ubogich farmerów   Conrow   2021-09-23
O Jezu, wskrzeszają mamuta!   Koraszewski   2021-09-17

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Nowy ateizm


Lomborg


&#8222;Choroba&#8221; przywrócona przez Putina


&#8222;Przebudzeni&#8221;


Pod sztandarem


Wielki przekret


Łamanie praw człowieka


Jason Hill


Dlaczego BIden


Korzenie kryzysu energetycznego



Obietnica



Pytanie bez odpowiedzi



Bohaterzy chińskiego narodu



Naukowcy Unii Europejskiej



Teoria Rasy



Przekupieni



Heretycki impuls



Nie klanial



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,


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