抱团取暖的企鹅最外层会被冻死吗?

看央视科教纪录片极地冒险之旅讲到企鹅这里,最外层的企鹅要抗住时速一百英里的寒风。那它们会不会为了种族的生存而冻死?如果是这样的话如何决定谁在最外层?如…
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朋友,排除法不是这么玩的。“应该不是轮换”——你一句话直接把正确答案给否了,这话让我们怎么接下去(扶额)


扎堆取暖的行为最典型的例子就是帝企鹅,这是因为其他企鹅很少需要以这样无奈的方式直面南极暴虐的极夜——它们或是迁徙到非洲、南美,或者暂时躲避在南极外围的浮冰和岛屿上。但帝企鹅除外,它们不仅常年生活在南极大陆,更是选择在气候最为恶劣的时期开始繁殖。



诚然,企鹅是一类高度适应了寒冷气候的鸟,它们的羽毛层致密,体内脂肪肥厚,这都是抵御严寒的法宝。尤其是最大的帝企鹅,更大的体型意味着更小的相对散热表面积和更多的脂肪储备。


但这并不意味着帝企鹅就可以对南极洲的恶劣气候毫无畏惧。为了缩短幼雏成熟的时间,帝企鹅的蛋非常的大,普遍超过300克重,容积达400~500毫升,如此巨大的蛋严重透支着雌企鹅体内的营养储备,使得她们一旦完成产卵,就必须马上返回海洋捕食;在配偶回来之前,雄企鹅必须不吃不喝,完全依靠身体内的脂肪储备独立完成孵化,在小企鹅出壳之后,雄企鹅还需要通过腺体产生富含蛋白质和脂肪的分泌物来哺育后代。但为了躲避天敌的骚扰,帝企鹅的繁殖地往往选择远离海岸的地带,这使得雌企鹅捕食往返的过程变得非常漫长,根据普遍的统计,雄企鹅至少需要熬过60天,最惨的一位奶爸甚至在自己扛了115天、体重损失了53%之后才等回了自己的配偶。




显然,这使得雄企鹅必须面临几个方面的严峻挑战:

  • 如何保证卵所需的足够孵化温度
  • 如何保障刚出生的幼雏不被冻死
  • 如何尽量减少自己的脂肪消耗,来扛过更久的时间


在恶劣天气和长时间禁食的前提下,独自孵化、喂养雏鸟,对雄帝企鹅来说是一个严峻的挑战
对于刚刚出生,羽毛还不够密实、体格还不够强健的雏鸟来说,低温和寒风更是巨大的挑战
即便有父亲的悉心照料,小企鹅也时常被冻死


显然,扎堆就是帝企鹅为了解决上述几个问题而演化出来的策略。在对帝企鹅群扎堆几率的研究中发现,低温和寒风是促使它们扎堆的最直接因素,同样是-25℃的气温下,完全无风的时候,企鹅有80%的几率扎堆,而一旦风速超过15m/s,扎堆的几率就骤然增长到98%。另一项研究表明,更低的温度,会促使企鹅们去组成更大的堆



那么我们假设一群企鹅正处在分散状态,突然起风了,它们有了扎堆的意图。一只两只,一只两只,就那么凑在一起了,堆总是慢慢自己形成的,新来的会默默的站到堆的外侧,一般来说,它的身后很快也会站上新的企鹅。在这个过程中,我们没有发现“心机”——无论是上风向,还是下风向,所占的企鹅都是差不多的。


那么有没有企鹅故意的占据中间的位置呢?


这种情况只有在群体中有幼雏的时候才会发生——为了保护稚嫩的幼雏,在它们孵化出来之后,它们在扎堆的时候,总是聚集在堆的中间。



除此之外,并没有发生这种故意的抢占C位的行为,甚至是直接暴露在寒风中的最外层的企鹅,也不会径直的往里边挤。这可能是因为扎堆完之后,企鹅们依然会不断地运动行进,通过这种运动,也能换到里边去。研究发现,每隔半分钟一分钟左右,整个堆就会动荡一下,而移动方向是完全随机的。有学者猜测,这可能是因为这些企鹅即便是在扎堆状态,也不愿意互相推搡,因为推搡会导致自己的外层羽毛被挤压,破坏保暖效果,所以当一只企鹅朝一个方向随意移动一步,它身边的企鹅也必须随之移动以保持距离,继而引发了整体的随机移动。况且,企鹅的扎堆并不会形成一个完美的圆形,它们往往就是随意的扎成一个不规则的堆,所以即便是朝着不是正中心的方向移动,也能换到里边去。



这种移动的动机绝不仅仅是外边的企鹅想换到里边去,实际上,许多被夹在企鹅堆内部的企鹅本身也想换到外边去,因为——里边实在是太热了。有研究认为,一个几千只企鹅的大堆,内部的温度甚至能达到三十多摄氏度,对于企鹅来说,这个温度太高了。外边的想进去,里边的想出来,那么大家就随机的朝一个方向去移动,整个群体逐渐的达到了内外的交换。


还有的时候,这样的随机移动依然无法满足里边的企鹅散热的需求,那么扎堆就会一哄而散,现有的研究发现,绝大多数的扎堆,也就维持在50分钟左右,被挤在内部的企鹅,有的热的直接趴在地上,更有甚至还需要吃几口雪来降温。


一个正在散开的堆


那为什么企鹅们不直接的内部向外走,外部向内走,简单粗暴的完成交换呢?因为那样肯定会破坏密集的队形,就失去了扎堆抵挡寒风的意义,而且这个过程中必然发生推搡、挤压,会破坏羽毛防护。


所以说,它们并不需要“把握全局”,也并不是堆的内部就一定比外部更优越,只有在合适的时候扎堆,并随着群体随机的移动交换位置,适时的散开,才能达到寻找最合适温度的目的。


1.所谓布朗运动了解下(玩笑)

2.帝企鹅不能挤,羽毛要保持蓬松才会保暖,所以它们仅仅是挨在一起而已,并不是我们想象中的紧紧挤在一起

3.外面的企鹅确实很想挪到里面去,中间的企鹅又确实热到爆炸,然而基于2的原因,一只企鹅挪一步,周围的企鹅都得挪一步,以保持“挨在一起但又不会把羽毛挤得不蓬松了”的状态,一圈圈扩散出去,整个企鹅群呈一种如1所说的所谓布朗运动的动态挪动中

(布朗运动本意是指另一种物理现象,此处只是比喻)

5.所以帝企鹅群永远在骚动哈哈哈