Prawda

Piątek, 29 marca 2024 - 09:31

« 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 Tipsa en vn Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 1470 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

„Grubogłowi przedsiębiorcy pogrzebowi w noc żywych trupów”   Júnior   2022-05-31
„Gryzoń skunksowy”, który żuje trujące rośliny i wypluwa truciznę na swoje futro   Coyne   2020-12-02
„Kryzys klimatyczny” to mistyfikacja   Williams   2023-09-25
„Najbardziej znany zabójca ludzi”: jakie są prawdziwe początki XIV-wiecznej Czarnej Śmierci?   Lewis   2023-09-15
„New Yorker” pisze o hoacynie, sugeruje, że koncepcja Darwina drzew ewolucyjnych może być urojeniem   Coyne   2022-07-25
„San Francisco Chronicle” bardzo myli się w sprawie biologicznej płci   Coyne   2023-06-09
„Zapylisz mnie!”: nachalni bohaterowie świata roślin   Júnior   2022-06-11
“Czarne tygrysy” w małym indyjskim rezerwacie sugerują losowy dryf genetyczny   Coyne   2021-10-26
“Daily Beast” wypacza epigenetykę oszukańczymi twierdzeniami, że dzieci mogą “odziedziczyć wspomnienia Holocaustu”   Coyne   2017-10-05
“Konwergentna” ewolucja mrówek grzybiarek Starego i Nowego świata   Coyne   2023-03-23
“Odwrócenie specjacji” (fuzja gatunków) u kruków   Coyne   2018-03-16
“Partenogenetyczny” rak rozmnaża się bez seksu: czy to jest nowy gatunek?   Coyne   2018-02-17
“Rogi” trylobitów mogły być używane jako broń w walkach między samcami   Coyne   2023-02-15
“Scientific American” poświęca się polityce, a nie nauce; odmawia publikowania krytycznych analiz swoich fałszywych lub wprowadzających w błąd twierdzeń   Coyne   2022-09-01
“Współczesny” Homo sapiens mógł być w Eurazji aż 210 tysięcy lat temu   Coyne   2019-07-17
‘Raniąca’ idea merytorycznych podstaw nauki    i Jerry Coyne   2023-05-29
 Syntetyczna biologia oferuje obietnicę rozwiązania globalnego problemu z plastikiem   Agaba   2021-12-13
10 twierdzeń działaczy walczących w Afryce z GMO o tym, dlaczego postępy w biotechnologii upraw powinny zostać odrzucone – i dlaczego są one błędne   Maina   2022-11-17
100 milionów lat ozdabiania się śmieciami   Yong   2016-07-05
12 podstawowych punktów biologii ewolucyjnej   Cobb   2016-03-02
Pseudonauka Masaru Emoto   Novella   2017-12-18
Czy „toksyczna kobiecość” jest główną przyczyną bojów o społeczną sprawiedliwość?   Coyne   2021-02-08
Paradoksalne cechy genetyki inteligencji   Ridley   2013-12-18
“New Scientist”: Darwin jednak miał rację    Coyne   2020-10-01
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 1. Genetyczna plastyczność    Coyne   2020-10-03
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 2. Rzekome nieistnienie gatunków   Coyne   2020-10-05
Klasyczna historia skorygowana: porosty to grzyby + glony + drożdże (inne grzyby)   Coyne   2016-08-05
Homo floresiensis, hominin “hobbit”, w Internecie   Coyne   2016-11-25
No pasarán    Tonhasca Júnior   2023-03-04
Strzelby, zarazki, maszyny to zdecydowanie antyrasistowska książka. Dlaczego lewica jej nie kocha?   Barnett   2021-10-13
„ Całujące się” koralowce złapane in flagranti   Yong   2016-07-28
”Sygnalizowanie cnoty” może nas irytować. Cywilizacja byłaby jednak bez niego niemożliwa    Miller   2019-09-13
A jednak chorują na raka    Łopatniuk   2016-02-13
Czyste okrucieństwo cięć w pomocy żywnościowej   Lomborg   2017-08-07
Dalszy spadek zgonów z powodu raka   Novella   2019-02-04
Dlaczego mamy alergie?   Zimmer   2016-01-28
Dlaczego sądy nie powinny rozstrzygać o nauce     2018-12-13
Dlaczego większość zasobównie wyczerpuje się   Ridley   2014-05-04
Dlaczego zwierzęta są urocze?   Coyne   2014-12-30
Dziennik z Mozambiku: Demony w kurzu   Naskręcki   2018-03-30
Dziwaczne, wysysające krew czerwie jurajskie   Cobb   2014-06-28
Ewolucja, ptaki i kwiaty   Coyne   2014-06-02
Gigantyczne “paleonory” wykopane przez wymarłe ssaki   Coyne   2017-06-29
Grupy anty-GMO przegrywają sprawę sądową w Nigerii    i Nkechi Isaak   2022-07-30
Jak karakara wygrywa z osami   Cobb   2013-12-29
Kiedy zapada noc i ziemia jest ciemna   Tonhasca Júnior   2023-02-10
Kilka lekcji z rosyjskiej rewolucji. Jak kuszący radykalny nihilizm prowadzi do ekstremizmu   Geifman   2021-03-22
Komisja Europejska ukrywa naukę o pszczołach   Ridley   2017-05-03
Malaria pachnąca cytryną    Zimmer   2015-04-07
Małpo ty moja   Koraszewski   2015-04-17
Metamorfozy    Júnior   2022-04-09
Minęło 40 lat od wydania „Samolubnego genu” – śmiała książka Richarda Dawkinsa ostała się próbie czasu   Ridley   2016-02-17
Niezwykły pasikonik szklany   Naskręcki   2014-05-27
Nowe badanie wskazuje na jednego oszusta   Coyne   2016-08-18
Nowy i dziwaczny rodzaj mimikry: nasiona rośliny naśladują kształt i zapach odchodów zwierzęcych, by ułatwić roznoszenie ich przez żuki gnojowe   Coyne   2015-10-20
O porażkach wolności i lęku przed nauką   Dennett   2016-05-20
O rzeczywistości rasy i odrazie do rasizmu    i Brian Boutwell   2017-09-04
Obniżenie poprzeczki dla tradycyjnej medycyny chińskiej dla ideologii i zysku     2017-12-29
Olbrzymie armie o niezliczonych umiejętnościach    Tonhasca Júnior   2024-02-08
Osobisty mikrobiom w cyfrach   Zimmer   2014-08-14
Ostrogony nie są naprawdę “żywymi skamieniałościami”    Coyne   2015-07-29
Palestyńska intersekcjonalność z nazistami   Frantzman   2017-07-08
Pochwała ignorancji, czyli wiem, że nie wiem   Cullen   2017-01-11
Przykre niespodzianki, czyli czerniak i siwizna   Łopatniuk   2015-08-01
Przypuszczalnie złamana kość    Coyne   2015-06-04
Rozum i Wiara IICzyli takie sobie rozmowy o religijnych „prawdach” i problemach z nimi związanych.   Ferus   2015-11-22
Ryba z biodrami   Mayer   2016-03-30
Siedem narzędzi myślenia   Dennett   2014-11-19
Skrzydlaci oszuści i straż obywatelska   Young   2014-01-02
Tako rzecze antyszczepionkowa “wojowniczka mama”, Brittney Kara: jeśli szczepionki są tak wspaniałe, to dlaczego nie wspomina ich Biblia?     2018-04-26
Twardy kwiat do zgryzienia    Tonhasca Júnior   2023-02-22
Wielkoskrzydłe   Naskręcki   2014-04-02
Wierzący nagradzani za życia   Coyne   2014-12-21
Wpaść w amok. Empiryczna analiza szaleńczych zabójstw pokazuje, że wyłaniają się dwa różne wzorce.   King   2023-06-03
Wątpliwi pomocnicy    Tonhasca Júnior   2023-04-08
Świetna ewolucyjna innowacjaktóra okazała się zgubna   Yong   2015-12-10
Dlaczego odmawiamy dostrzegania jaśniejszej strony, choć powinniśmy   Pinker   2018-04-17
Krew, znój, łzy i pot   Tonhasca Júnior   2023-01-19
Mądrość w pułapce autorytetu   Witkowski   2020-04-18
Po prostu nie mogę się doczekać, aby znów wyruszyć w trasę   Tonhasca Júnior   2022-10-27
Pochwała jednoznaczności   Witkowski   2019-10-29
Z perspektywy naszego kurnika   Witkowski   2020-01-16
A co to takie włochate?   Łopatniuk   2016-04-02
A genomy ciągle kurczą się…   Zimmer   2016-11-22
A teraz dobre wiadomości: Sprawy naprawdę idą w dobrym kierunku   Pinker   2015-11-24
A polać wielką wodą…   Cipiur   2019-05-18
A.N. Wilson znowu kopie Darwina, tym razem w “Times”   Coyne   2017-09-07
Adam i Ewa: dwoje, czy więcej niż dwoje przodków?   Coyne   2017-01-07
Afrykańscy naukowcy wzywają do polityki poparcia biologii syntetycznej i innych innowacji   Agaba   2021-12-02
Agroekologia zmienia biednych farmerów w biedniejszych   Muhumuza   2022-06-09
AI – asystent lekarza   Novella   2020-12-09
AI: gorąca randka z “Sydneyem ”   Gotefridi   2023-03-15
Akademicki skandal: troje badaczy umyślnie publikowało fałszywe artykuły o „badaniach żałości”, by pokazać fatalne standardy akademickie w naukach społecznych   Coyne   2018-10-12
Akcja afirmatywna w wieloetnicznym narodzie   Hyams   2020-07-17
Aktywacja telomerazy mogłaby prowadzić do leczenia samej starości   Ridley   2015-10-27
Aktywiści anty-GMO w Afryce szerzą mity i strach, ale nie przedstawiają żadnych naukowych dowodów   Abutu   2023-08-14
Aktywność umysłowa nie zapobiega osłabieniu umysłowej sprawności   Novella   2018-12-15
Akupunktura jadu pszczelego: śmiercionośne znachorstwo, które może zabić     2018-04-23
Akupunktura kontra nauka, wersja lingwistyczna     2017-06-01
Akupunktura kwantowa   Novella   2019-04-23

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Lekarze bez Granic


Wojna w Ukrainie


Krytycy Izraela


Walka z malarią


Przedwyborcza kampania


Nowy ateizm


Rzeczywiste łamanie


Jest lepiej


Aburd


Rasy - konstrukt


Zielone energie


Zmiana klimatu


Pogrzebać złudzenia Oslo


Kilka poważnych...


Przeciwko autentyczności


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


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