Pinguinii regi grași sunt mai puțin stabili pe picioare

Departamentul de Științe ale Vieții, Universitatea din Roehampton, Londra, Regatul Unit, Universitatea din Strasbourg, Institutul Pluridisciplinar Hubert CURIEN, Strasbourg, Franța, Centrul Național de Cercetări Științifice, Unitatea Mixtă de Căutare 7178, Strasbourg, Franța

Afilieri Université de Strasbourg, Institut Pluridisciplinaire Hubert CURIEN, Strasbourg, France, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7178, Strasbourg, France

Departamentul de afiliere al științelor vieții, Universitatea din Roehampton, Londra, Regatul Unit

Astrid S. T. Willener,
Yves Handrich,
Lewis G. Halsey,
Greva Siobhán

Cifre

Abstract

Citare: Willener AST, Handrich Y, Halsey LG, Strike S (2016) Pinguinii Fat King sunt mai puțin stabili pe picioare. PLoS ONE 11 (2): e0147784. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0147784

Editor: Shree Ram Singh, Institutul Național al Cancerului, STATELE UNITE

Primit: 3 martie 2015; Admis: 10 ianuarie 2016; Publicat: 17 februarie 2016

Disponibilitatea datelor: Datele sunt disponibile de pe Figshare (http://dx.doi.org/10.6084/m9.figshare.1585827).

Finanțarea: Institutul Polar Francez (Institutul Polaire Paul Emile Victor): sprijin financiar și logistic pentru partea de teren; Fondul elvețian pentru femei la Universitate (Association Suisse des femmes diplômées des universités): a fondat o parte din material; Compania biologilor și societății: a fondat o parte din costul călătoriei pentru munca de teren; Biologia experimentală a oferit finanțare pentru costurile de călătorie.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Biomecanica ambulantă a unui pinguin prezintă interes atât pentru că reprezintă un mers vătămător, cât și pentru că adaptările de locomoție ale pinguinilor par a fi concentrate mai mult pe înot decât pe mers [1-4]. Pinshow și colab. (1976a) au înregistrat date energetice și biomecanice pentru trei specii de pinguini care merg pe o bandă de alergat la diferite viteze. Aceștia au raportat că locomoția pietonală a pinguinilor este scumpă din punct de vedere energetic față de alte specii cu mase corporale similare și au sugerat că acest cost ridicat al energiei a fost explicat prin ineficiențele mersului de vad [2]. Cu toate acestea, cercetările ulterioare au sugerat că vânătoarea de pinguini este de fapt un mecanism eficient pentru transferul de energie între trepte și că pentru ei mersul este scump datorită picioarelor scurte [5].

Lungimea efectivă scurtă a picioarelor pinguinilor ar fi putut evolua pentru a spori capacitatea de înot și o posibilă reducere a pierderii de căldură, potențial în detrimentul eficacității mersului pe jos, fostul mod de locomoție fiind probabil mai strâns legat de supraviețuire și succesul reproducerii. La înot, picioarele lor scurte, așezate în linie cu corpul lor, asigură un corp compact, hidrodinamic și bine izolat. Eventual, astfel de picioare necesită o mișcare laterală considerabilă a trunchiului pentru a facilita mersul, echivalent cu un mers Trendelenburg la om [6]. Cu toate acestea, la om această mișcare laterală se reflectă adesea într-un pas larg, iar această variabilitate a lățimii pasului a fost asociată cu persoanele în vârstă care sunt expuse riscului de cădere [7-9]. Spre deosebire de oameni, pinguinii regi prezintă o variabilitate redusă în plan frontal, evidențiată de o mică abatere standard în lățimea treptelor în comparație cu lungimea treptelor [10], care poate fi legată de stabilitate. Cu toate acestea, dincolo de aceasta, au fost efectuate doar cercetări limitate asupra biomecanicii mersului pe pinguini.

Un aspect al mersului lor care nu a fost explorat este modul în care ar putea varia în funcție de masa corporală. După ce s-au întors la țărm dintr-o călătorie de hrănire pe mare, unii pinguini regi trebuie să meargă pe o distanță relativ lungă pentru a ajunge la colonia lor de reproducere și, în timp ce fac acest lucru, poartă o acumulare grea, mai ales frontală, de grăsime și pradă ingerată pentru puii lor; depozite de energie esențiale pentru postul lor lung pe uscat. În această perioadă de post, care poate dura până la o lună, pinguinii regi își pierd aproximativ un sfert din masa corporală ca grăsime (predominant în jurul plasturelui de puiet) și mușchi (predominant pectorali) [3, 4, 11-13]. Oamenii obezi aleg să meargă la viteze mai mici de auto-selecție, cu pași mai scurți și durate mai lungi de poziție decât oamenii cu masa corporală normală [14], în timp ce femeile însărcinate își reglează mersul crescând lățimea pasului și scăzând lungimea pasului [15]. Din câte știm, totuși, nu există încă investigații cu privire la modul în care cinematicele mersului variază în funcție de masa corporală la alte specii.

Pentru a înțelege mai bine biomecanica locomoției pietonilor la pinguini și modul în care acestea s-ar putea schimba cu variabilitatea lor naturală ridicată a masei corporale, metoda accelerometriei [16] a fost aplicată pinguinilor regi care merg pe o bandă de alergat atât în stările pre-post cât și post post, care sunt asociate cu diferențe considerabile în masa corporală. Scopurile acestui studiu au fost de a determina dacă au existat diferențe între păsări atunci când erau grele în comparație cu când erau ușoare în ceea ce privește (1) accelerația tridimensională a trunchiului lor (2) frecvența pasului lor și (3) unghiurile posturii.

Materiale și metode

Păsări

Zece pinguini regi în curtare identificați ca masculi din comportamentul lor [11] și selectați pentru mase corporale mari (> 12 kg), au fost capturați în apropierea țărmului la marginea coloniei. Au fost ținute timp de 14 zile într-un stilou de 2 m 2 în timp ce țineau post, permițând astfel un design experimental asociat prin care datele au fost colectate de la același individ la două mase corporale (ziua 0: media masei corporale = 13,2 ± 0,6 kg; ziua 14: 11,0 ± 0,5 kg). Au fost testați pentru capacitatea lor de a merge pe o bandă de alergat și au fost instruiți să facă acest lucru în timpul a cel puțin două sesiuni de mers, fiecare timp de aproximativ 10 minute, înainte de a începe colectarea datelor.

Munca pe teren și etica

Studiul a fost întreprins în timpul unui sezon austral de vară (2010-2011) în cadrul coloniei de pinguini regi de la „Baie du Marin” de pe insula Possession, arhipelagul Crozet (46 ° 25’N; 51 ° 52’E). Toate procedurile utilizate în prezentul studiu au fost aprobate de „Comitetul etic pentru experimentarea animalelor Midi-Pyrénées, susținut de IPEV Réf MP/11/20/04/10. Autorizațiile pentru experimente au fost eliberate de Comitetul pentru Mediul înconjurător ”, Terres Australes și Antarctiques Françaises (permis nr. 2010–71 din 3 septembrie 2010). Au fost respectate cerințele Legii din Regatul Unit (proceduri științifice) din 1986.

Accelerometru tri-axial

Un accelerometru tri-axial (Macrologger FCM 85x35x18 mm, 80 g. (Conceput și construit de P. Medina și R. Laesser, echipa de dezvoltare Bio-logging, CNRS-IPHC, Strasbourg, Franța) a fost ferm atașat la penele fiecărui pinguin cu bandă (Tesa ® 4651) pe spatele păsării, în linie cu coloana vertebrală, la înălțimea șoldului și înregistrată la 32,5Hz. Joncțiunea dintre pelvis și coloana vertebrală (S1-L5 la om) a fost aleasă ca înălțimea atașamentului. Aceasta este o locație bună pentru a asigura o amplasare consistentă. Această locație este în fața sinacrului, o structură anatomică aviară în care coloana vertebrală este puternic atașată de sacru și este, de asemenea, o suprafață osoasă relativ grasă, servind la minimizarea zgomotului semnalului în cuantificarea mișcării trunchiului.