Dans l'environnement hostile de l'Antarctique, où les températures peuvent descendre jusqu'à -50 degrés Celsius (-58 degrés Fahrenheit), les manchots empereurs se rassemblent en grands groupes pour conserver la chaleur et survivre. Cependant, la manière dont ces groupes se forment et comment les manchots partagent équitablement la chaleur reste un mystère. Aujourd'hui, un nouveau modèle mathématique développé par des chercheurs de l'Université d'Oxford donne un aperçu de la dynamique des regroupements de manchots et révèle comment les oiseaux parviennent à répartir équitablement la chaleur.

Le modèle, publié dans la revue "Nature Physics", prend en compte la taille du corps des pingouins, la quantité de chaleur qu'ils génèrent et leurs mouvements au sein du groupe. En simulant le comportement de milliers de manchots, les chercheurs ont découvert que les groupes sont des structures auto-organisées qui émergent sans aucun contrôle centralisé.

"Notre modèle montre que les pingouins se regroupent de manière à minimiser la dépense énergétique totale du groupe", explique le Dr Andrea Cavagna, l'un des auteurs de l'étude. "Ceci est réalisé grâce à une combinaison de mouvements individuels et d'interactions collectives, sans nécessiter de communication ou de coordination explicite."

Le modèle révèle que les manchots s'organisent selon un motif « fractal », avec de plus petites grappes de manchots se formant au sein de plus grandes. Cette organisation hiérarchique permet de transférer efficacement la chaleur du centre du groupe vers les couches externes, là où les manchots connaissent les températures les plus froides.

"La formation de ces amas fractals au sein du groupe est cruciale pour garantir que tous les manchots partagent équitablement la chaleur", explique le Dr Cavagna. "Les pingouins qui se trouvent à l'extérieur du groupe peuvent se déplacer vers l'intérieur pour se réchauffer, tandis que ceux du centre peuvent se déplacer vers l'extérieur pour se rafraîchir."

Les chercheurs ont également découvert que la taille des groupes est déterminée par un équilibre entre le besoin des pingouins de conserver la chaleur et leur besoin d'éviter la surchauffe. Les groupes plus grands offrent une meilleure isolation, mais ils génèrent également plus de chaleur, ce qui peut entraîner un inconfort, voire la mort. La taille optimale du groupe est donc un compromis entre ces deux facteurs.

Le nouveau modèle fournit un cadre quantitatif pour comprendre la dynamique des groupes de manchots et offre un aperçu du comportement social et coopératif de ces animaux remarquables. Elle a également des applications potentielles dans d’autres domaines, comme la conception de bâtiments économes en énergie et l’optimisation de la dynamique des foules.