DE pingviner de har en veldig praktisk metode for å holde seg selv og reiret rent: de driver ut guano (en blanding av avføring og urin rik på ammoniakk) ved å «skyte» den veldig langt. Og noen forskere har beregnet banen, hastigheten og rektaltrykket som er involvert, til og med vunnet en Ig Nobelprisen. Pingviner bruker lange perioder på å ruge eggene sine uten å reise seg, og i mellomtiden må de «frigjøre seg». Den evolusjonære løsningen var å utvikle en høyt rektalt trykki stand til å drive ut ekskrementer godt vekk fra kroppen og reiret med en ballistisk bane som når opp til 1,34 meter. En 2020-studie var ikke et mål i seg selv, men hadde den praktiske hensikten å nøyaktig forutsi den maksimale tilgjengelige avstanden for å hjelpe dyrehage- og akvariepassere med å etablere de riktige sikkerhetsavstandene, og gi nyttige retningslinjer for å unngå ubehagelige ulykker under arbeidsskift. Også synlig fra romhar de store ansamlingene av disse ekskrementene vært nyttige gjennom årene for å identifisere ukjente kolonier av Adélie-pingviner (Pygoscelis adeliae) i Antarktis med implikasjoner for det lokale klimaet.
Ekstremt press: Ig Nobel-studien
I 2003biologer Victor Benno Meyer-Rochow (Universitetet i Bremen) e Jozsef Gal (University of Budapest) publisert i tidsskriftet Polarbiologi en artikkel med tittelen: «Pressures Produced When Penguins Pooh – Calculations on Avian Defaecation.» Fotografering av Adélie-pingviner (Pygoscelis adeliae) og hakebåndpingviner (Pygoscelis antarctica) mens de gjorde avføring, målte de tilbakelagt avstand og de fysiske egenskapene til guanoen (tetthet, viskositet) for å bestemme rektalt trykk nødvendig for å generere den banen.
Som studiedata rapporterer, genererer voksne pingviner press mellom 10 kPa (77 mmHg) for mer flytende materiale og 60 kPa (450 mmHg) for mer viskøse ekskrementer, sammenlignbar i konsistens med olivenolje. For å gi en sammenligning: det systoliske trykket i menneskeblod er omtrent 16 kPa. Arbeidet tjente de to forskerne til Ig Nobelprisen 2005 for væskedynamikkanerkjennelsen som tildeles hvert år av magasinet Annals of Usannsynlig forskning å forske på at «først får deg til å le, så får deg til å tenke».
Den ballistiske banen: den japanske studien
I 2020fysikere Hiroyuki Tajima (Kochi University) e Fumiya Fujisawa (Katsurahama Aquarium), i Japan bestemte de seg for å ta opp problemet igjen og undersøke det videre med verktøyene fra klassisk fysikk. Artikkelen deres «Projectile Trajectory of Penguin’s Faeces and Rectal Pressure Revisited» ble publisert i arXiv.
Forskerne brukte ligningene til Newtons bevegelse å beregne banen til ekskrementen som en kuletar hensyn til starthøyden, utkastningsvinkelen, luftmotstanden og viskositeten til materialet. Emnet for denne studien var pingviner av en annen art enn i tidligere forskning, dvs Humboldtpingviner (Spheniscus humboldti), fugler utbredt hovedsakelig langs de peruanske og chilenske kystene av Stillehavet.
Det praktiske resultatet var at øvre grense for beregnet flyavstand er 1,34 meter for en utvisning fra høyden av 2 meter med en starthastighet på 2,0 m/s.
Forfatterne beregnet også rektaltrykket på nytt ved å bruke Bernoulli-teoremet og Hagen-Poiseuille-ligningen for viskositetskorreksjon, og oppnådde verdier opp til 28,2 kPahøyere enn de anslått av den opprinnelige studien.
Kochi-forskerne gjorde en analogi med mennesker for å gi en ide om kraften det dreier seg om. Hvis en 1,70 m høy person hadde samme rektaltrykk som en pingvin, ville det utstøpte materialet nå en avstand på 3,13 meter. Hvilket betyr at pingvinens rektaltrykk, i forhold til kroppen, er betydelig høyere til den menneskelige.
Som forfatterne konkluderer, kan resultatene være et nyttig eksempel for undervisning i klassisk mekanikk, og demonstrere at grunnleggende fysikk beskriver interessante aspekter ved tingene rundt oss i hverdagen.
Ekskrementer fra verdensrommet, den uventede nytten for forskere
Penguin guano har vist seg å være en uventet og dyrebar alliert, i stand til å hjelpe til med å overvåke og til og med dempe effektene av klimaendringer i Antarktis. Siden disse fuglene er for små til å bli oppdaget individuelt av rombruker forskere i satellitter (som ESAs Sentinel-2 eller NASAs Landsat) for å lokalisere enorme ekskrementer flekker som de forlater på den hvite isen. Ekskrementene av Adélie-pingvinerfor eksempel skiller seg ut for sin rosa farge (på grunn av det høye forbruket av krill) og akkumuleres i hekkeområder, slik at forskere kan beregne med størrelsen på kolonier og vurdere hvordan global oppvarming endrer tilgjengeligheten til byttet deres. Nettopp ved å spore disse omfattende satellittflekkene klarte forskere i 2018 å oppdage en tidligere ukjent koloni i en antarktisk skjærgård, som består av ca. 1,5 millioner individer.
Et enda mer overraskende aspekt er den økologiske rollen til disse ekskrementene. Som studien rapporterer Pingvinguano er en viktig kilde til klimarelevante aerosolpartikler i Antarktis publisert på Natur guano utgivelser ammoniakk som blandes med svovelholdige gasser som slippes ut av planteplanktonet, skaper små kondensasjonskjerner i luften. Denne kjemiske reaksjonen fremmer utviklingen av skyer som igjen bidrar til å opprettholde temperaturer av det antarktiske miljøet litt senkefungerer som et naturlig skjold.
