Wie verhindern Kaiserpinguin-Väter, dass ihre Eier einfrieren?

Sie sind zu den Stars vieler Naturdokumentationen und Zeichentrickfilme geworden, die für ihre Flauschigkeit und ihr makelloses Paddeln geliebt werden. Wenn es jedoch um die Zucht geht, könnte man sagen, dass Kaiserpinguine den evolutionären Kurzstrohhalm gezogen haben. Als ob das Leben in der meist kalten antarktischen Landschaft, in der sie leben, nicht schon hart genug wäre, müssen diese Vögel auch im tiefsten Winter brüten, wenn sie ihre Eier vor Schnee und tosenden Winden schützen müssen, damit sich die Eier nicht in Eiswürfel verwandeln.

Die Folge von BBC Amerikas "Dynasties" in dieser Woche folgt einer Kolonie von Kaiserpinguinen (Aptenodytes forsteri) wie sie mit diesem unwirtlichen Klima kämpfen, um ihre zerbrechlichen Eier am Leben zu erhalten.

Der Kaiser ist tatsächlich die einzige Pinguinart, die der riskanten Strategie folgt, nur im Winter zu brüten, was sie in riesigen Kolonien von mehreren tausend Vögeln tun. Während die weiblichen Vögel monatelang aufs Meer hinausfahren, um sich mit Fischen zu versorgen, nachdem jeder ein riesiges Ei gelegt hat, bleiben die Männchen zurück und inkubieren jeweils ein Ei, während die Temperaturen auf dem flachen Eis, auf dem sie leben, immer kälter werden. [In Fotos: Die schöne und extreme Brutzeit des Kaiserpinguins]

Der Grund für ihre Winterzucht liegt in einigen sehr engen zeitlichen Einschränkungen. Wenn mehrere tausend Jungtiere in einer Pinguinkolonie ankommen, benötigen sie Tonnen von Fisch, Tintenfisch und Krill als Nahrung. Aber das ist nur im Frühling möglich, wenn die weiten Abschnitte des gefrorenen Meeres, die Kaiserpinguine vom Rand des Ozeans trennen, schmelzen und auseinander brechen.

Und weil das Inkubieren eines Eies ungefähr vier Monate dauert, "bedeutet dies, dass es im Winter begonnen wird, damit das Küken schlüpfen kann, wenn in der Nähe des Ozeans maximale Ressourcen verfügbar sind", sagte Philip Trathan, Leiter der Naturschutzbiologie bei den Briten Antarktisvermessung. "Wenn [Pinguine] bei jeder Nahrungssuche über 200 Kilometer Meereis wandern würden, hätten sie einfach keine Zeit dafür", sagte er .

Kaiserpinguin-Väter, die die Mammutaufgabe haben, ihre Jungen vor Schneestürmen und Minustemperaturen zu schützen, haben sich im Wesentlichen durch die Evolution in wandelnde Wärmflaschen verwandelt.

Für den Anfang sind die Vögel fast vollständig mit einer dichten, mehrere Zentimeter dicken Federschicht bedeckt, die ihren eigenen Körper und ihre Jungen isoliert. Wie viele Pinguinarten ist auch ein Kaiser mit einem Lappen nackter Haut am Bauch ausgestattet, der als "Brutbeutel" bezeichnet wird und das Ei schützt. Ein Vogel balanciert kunstvoll ein Ei auf seinen Füßen, drückt es gegen diese nackte Haut und bedeckt das Ei dann mit einer flauschigen Bauchgefiederfalte, die den Nachwuchs vollständig von der gefrorenen Welt draußen isoliert.

Der direkte Kontakt mit der Haut erwärmt das Ei über Blutgefäße, die direkt unter der Oberfläche liegen, sagte Dominic McCafferty, ein thermischer Ökologe an der Glasgow University in Schottland. Der Brutbeutel hat auch einen biologischen Bonus. "Die Haut selbst ist sehr reich an temperaturempfindlichen Neuronen, die die Temperatur von [dem Ei] erfassen", sagte McCafferty. Das stimmt Kaiserväter auf das Wohlergehen ihrer Küken ab und alarmiert sie, wenn Eier eine zusätzliche Abdeckung benötigen, um sie gemütlich zu halten.

All dies hängt jedoch davon ab, dass der Vaterpinguin seine eigene Isolierung zum Wohle seiner selbst und seiner Jungen aufrechterhalten kann. "Eine der verschiedenen Anpassungen, die insbesondere die Kaiserpinguine haben, ist diese Fähigkeit nicht Wärme an die Umgebung verlieren ", sagte Michelle LaRue, Dozentin für Gateway Antarctica am Department of Geography der University of Canterbury in Neuseeland, die sich auf die Populationsdynamik antarktischer Arten spezialisiert hat. Ein Teil davon besteht darin, sicherzustellen, dass sie so wenig Arten haben Kontakt mit dem Eis wie möglich. [Warum ist Eis rutschig?]

Um dies zu erreichen, heben die Vögel ihre Füße vom Eis, lehnen sich in ihre Fersen zurück und stützen sich mit ihren Schwanzspitzen. "Sie haben so etwas wie ein Zwei-Fuß-Schwanz-Stativ, so dass die einzigen Dinge, die das Eis berühren, ihre Fersen und ihr Schwanz sind - was ich unglaublich finde", sagte LaRue. "Sie sehen aus wie in einem Schaukelstuhl!" Sie nehmen diese Haltung monatelang ein, um ihre Küken zu schützen. "Sie sind unglaublich belastbar. Ich bin beeindruckt von der Art und Weise, wie sie ihren Lebensunterhalt verdienen", fügte LaRue hinzu.

Wärmebildstudien zeigen, dass die Körper der Vögel nur winzige Mengen an Wärme verlieren, hauptsächlich durch Schnabel, Augen und Füße. Ihre Federn sind im Grunde genommen eine unglaublich raffinierte Daunenjacke, die "das Zentrum warm hält, aber nur sehr wenig Wärme durch die Federn an die Oberfläche überträgt", sagte McCafferty, der die Temperaturregulierung bei diesen Vögeln untersucht. Tatsächlich hat er in seinen Forschungen gezeigt, dass die Oberfläche der Vogelfedern tatsächlich kühl ist - was darauf hindeutet, dass sie kaum Wärme nach außen leiten; es ist alles in sich gefangen.

"Dies zeigt uns, dass ihre Isolierung sehr, sehr gut funktioniert", sagte McCafferty.

Für eine zusätzliche Wärmeversicherung während der langen Monate auf dem Eis wenden die Vatervögel eine letzte Taktik an: Gruppenumarmungen. Kaiserpinguine sind dafür bekannt, dass sie riesige Gruppen bilden, in denen Hunderte von Vögeln in einer ständig zirkulierenden Masse zusammenklemmen, um kollektive Wärme zu gewährleisten. Die zugrunde liegende Dynamik dieser großen Gruppen ist so komplex, dass viele Biologen immer noch versuchen zu verstehen, wie die Zusammenkünfte funktionieren, sagte McCafferty.

Aber Wissenschaftler wissen, warum die Vögel das tun. "Ihre bloße Körperwärme kann die Temperatur der Luft in der Gruppe erhöhen", sagte McCafferty und fügte hinzu, dass eine Gruppe französischer Wissenschaftler Lufttemperaturen von mehr als 35 Grad Celsius über der Gruppe aufgezeichnet hat.

Unter Bedingungen unter Null kann die beeindruckende Hitze des Gedränge Kaiservätern helfen, ihren Stoffwechsel zu verlangsamen und den Energieverbrauch zu senken, damit sie ihre kostbaren Nachkommen weiter erwärmen können, erklärte McCafferty.

Während das übliche Motiv in Naturdokumentationen von Pinguinen, die sich gegen heulende Winde drängen, so gestaltet sein könnte, dass sie uns am Herzen ziehen, sagte McCafferty, wir brauchen diese Vögel oder ihre winzigen Küken nicht zu bemitleiden. Für Menschen würde sich alles unter 20 ° C etwas kühl anfühlen, aber "diese Komfortzone für Kaiserpinguine reicht wahrscheinlich bis zu minus 10 Grad Celsius", sagte er.

"Sie sind sehr gut an diese Umgebungen angepasst und sehr erfolgreich in dem, was sie tun", sagte er. Diese engagierten Pinguin-Väter, die es schaffen, ihre Jungen an dem wahrscheinlich härtesten Ort der Erde aufzuziehen, sind sicherlich ein Beweis dafür.

Die "Dynasties" von BBC America werden von Sir David Attenborough erzählt und geben den Zuschauern einen genauen und persönlichen Einblick in das Familienleben von fünf der berühmtesten und am stärksten gefährdeten Tiere der Welt. Die vierte Folge, "Emperor", wird am Samstag (16. Februar) um 21 Uhr auf BBC America uraufgeführt. EST / 20 Uhr CST. Zuschauer können die erste Folge "Lion" kostenlos online ansehen.

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