世界一過酷な子育てをするコウテイペンギンが作る巨大な円陣「ハドル」に隠された驚くべき物理学

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　地球上で最も寒い場所として知られている南極。ここには、世界一過酷な子育てをするコウテイペンギンが生息している。南極の冬は陽が昇らず、気温はマイナス60度、時速200キロほどの暴風雪、ブリザードが吹き荒れる。

　そんな場所で産まれたばかりのヒナを大切に暖めていくのがコウテイペンギンのオスたちの使命である。彼らは過酷な寒さをしのぐため、「ハドル」と呼ばれる円陣を作って互いを暖めあっている。おしくらまんじゅうのように密集した状態でギュッと体をくっつけて、互いの体温で寒さをしのぐのだが、このハドルは少しずつ移動している。

　なぜ移動しながらも円陣を保っていられるのか？そこには驚くべき物理学が隠されていた。

　オスたちは、卵を産み終えたメスが食料を探しにはるか遠方まで行っている間、抱卵嚢（ほうらんのう）と呼ばれる足の間にある、だぶついた袋みたいなものに大切な卵を抱え、温めながら孵化を待つ。

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　その間、ハドルを作って互いを暖めあっているのだがこのハドル、外側にいるペンギンが吹雪を全身で受けるわけだから、ずっと外側にいては凍死してしまう。なので、ペンギン達は常にローテンションを繰り返しながら外側から内側へと入れ替わっているのだ。

　過去の研究で、ペンギン達はハドルを少しずつ移動させていることが判明している。30～60秒ごとに、5から10cmほど進むのである。

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　しかし、研究者らは、なぜ移動しながらもペンギン達が１つの集団として固まっていられるのかという謎に対しては答えを見つけられないままであった。

　今回、そんなハドルに隠された謎の1つを解き明かしたのが、ドイツにあるエアランゲン＝ニュルンベルク大学の生物学者と自然科学者の共同チームだ。彼らはハドルの動きを解析するため、コマ撮りカメラを使用し数理モデル（一般的に、時間変化する現象の計測可能な主要な指標の動きを模倣する、微分方程式などの「数学の言葉で記述した系」のこと）を作成した。

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　「通常のスピードでハドルを観測すると、すべてのペンギンがその場でじっとしているかのように見えます。我々はペンギンのハドル内で起こっている動きと、ペンギン達がどのように集団を築き上げているのかを調べました」と共同研究者のリチャード・ゲルムは語る。

　彼らが作成した数理モデルから、ハドルはウェーブ（波）のような動きをしていることが示された。集団内のどの個体からでも起こりえて、その個体がどこにいても発生する。

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　2つのウェーブが互いに近づき合う場合は、すれ違うのではなく合併するという。隣同士のペンギンの隙間が2cm以上あくとハドルでできた熱が逃げてしまうので、常に密着した状態でハドルを再編成するためにウェーブが発生すると考えられている。

　ウェーブが起こることは分かったが、なぜペンギン達が常に小さな歩幅で動き続けているのかは未だに謎だと言う。

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　「動き続けることで足下の卵が回転し、常に暖かく保たれるからではないか？」と推測する研究者もいるだがこれはあくまでも仮説にすぎない。

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