Colony structure and collective dynamics of the genus Aptenodytes during breeding

• Main Author: Gerum, Richard
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: 2018
• Subjects: Biophysik; Kaiserpinguin; Königspinguin; Gruppendynamik; Emergenz; Brutbiologie; Molekulardynamik; Verkehrsstau; Zeitraffer; Quantitative Bildanalyse; Wissenschaftlich-technische Software; Antarktisforschung; Brutkolonie; Luftbildauswertung; Mehragentensystem; Territorialverhalten; ddc:530; Antarktis*
• Online Access: https://opus4.kobv.de/opus4-fau/frontdoor/index/index/docId/9964; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:29-opus4-99640; https://opus4.kobv.de/opus4-fau/files/9964/Dissertation_RGerum_2018.pdf

Die Gesetze der Physik beschreiben die unbelebte Welt mit großer Genauigkeit und werden beständig verfeinert, um sie noch detaillierter zu beschreiben und zu verstehen. Die Anwendung dieser physikalischen Gesetze ist jedoch nicht auf die passive Materie beschränkt. Zum Beispiel die Methoden der statistischen Physik, die beschreiben, wie die Eigenschaften der Materie aus der Wechselwirkung von Atomen oder Molekülen entstehen, können auf biologische Systeme von Tiergruppen übertragen werden. In dieser Arbeit werden die Pinguinkolonien der beiden Vertreter der Gattung Aptenodytes untersucht — der Königs- (Aptenodytes patagonicus) und der Kaiserpinguin (Aptenodytes fosteri). Diese Vögel bilden während der Brutzeit Kolonien, die oft aus Tausenden von Individuen bestehen, und sind daher ideal für die Untersuchung von emergenten Phänomenen, die bei der Interaktion zahlreicher Individuen auftreten. Während die meisten Pinguinarten ortsfeste Nester bauen, was keine Dynamik in Brutkolonien zulässt, tragen die Aptenodytes Pinguine ihr einzelnes Ei auf ihren Füßen, und so bleiben die Kolonien auch während der Brut dynamisch. Daher wurden diese beiden Arten ausgewählt, um zu untersuchen, wie kollektive Dynamik mit physikalischen Gesetzen beschrieben werden kann. Diese Arbeit untersucht das Verhalten beider Pinguinarten anhand von Zeitrafferaufnahmen aus Observatorien in der Antarktis und den subantarktischen Inseln. Im Rahmen dieser Arbeit wurden spezielle Software-Werkzeuge entwickelt, um die aufgenommenen Bilder auszuwerten und die Struktur und Dynamik von Königs- und Kaiserpinguinkolonien zu analysieren. Interessanterweise weisen die Kolonien beider Arten ähnliche Strukturen auf wie man sie in physikalischen Systemen finden kann. Während Brutkolonien von Königspinguinen eine flüssigkeitsähnliche Ordnung aufweisen, die über längere Zeiträume stabil ist, zeigen die Kaiserpinguine beim Huddling kristalline Strukturen, die hochdynamisch sind. Diese Arbeit analysiert die Struktur der Brutkolonien von Königspinguinen anhand der ...