پنگوئن امپراتور
بوم‌شناسی و رفتار > سازگاری با سرما

نسبت به دیگر پرندگان، پنگوئن‌های امپراتور در سردترین جاهای زمین زندگی می‌کنند. دمای هوا در مناطق قطبی می‌تواند به ۳۰– تا ۴۰– درجه سانتیگراد برسد و سرعت باد به ۱۴۴ کیلومتر در ساعت. میانگین دمای آب در نزدیکی دسته‌های جوجه‌زا در جزایر گالاپاگوس از ۲۳ درجه تا ۱٫۸– درجه متغیر است. دمای میانگین بدن پنگوئن‌ها که ۳۹ درجه‌است، اختلاف زیادی با محیط اطراف دارد و از این رو چنین می‌نمایاند که فرگشت پنگوئن‌ها باید روشی ویژه برای مقابله با چنین سرمایی تدارک دیده باشد؛ اما مشاهدات نشان می‌دهند که تفاوت چندانی میان روش‌های عایق‌سازی در پنگوئن‌ها و دیگر پرندگان دیده نمی‌شود. با این حال، همان روش‌های عایق‌سازی متداول میان پرندگان به گونه‌ای ویژه در میان پنگوئن‌ها، و از جمله پنگوئن‌های امپراتور، شکل گرفته‌اند.
پرهای پنگوئن‌های امپراتور بسیار سفت، شق، کوتاه، و نوک‌تیز هستند. هر تار مو خود دارای ساختاری خدنگ‌مانند با رشته‌های رو به سوی پایین (رو به پوست) دارد که لایه‌ای اضافی در زیر پرهای اصلی تولید می‌کند. پرها کل سطح بدن را می‌پوشانند و ماهیچه‌های کوچک و قدرتمندی در زیر آن‌ها به حرکتشان کمک می‌کنند. این پرها می‌توانند لایه‌ای ضخیم از هوا در زیر خود و بالای پوست جانور درست کنند. این پرندگان با داشتن ۱۵ پر در هر سانتی‌متر مربع دارای بالاترین تراکم پر در میان همه پرندگان هستند. گرمای بدن این جانوران همچنین توسط لایه‌ای زیرپوستی از چربی به ضخامت ۳–۲ سانتی‌متر، که در پنگوئن‌های امپراتور پیش از جوجه‌آوریشان تشکیل می‌شود، حفظ می‌گردد.
پنگوئن امپراتور دارای توانایی تنظیم دمایی (حفظ دمای درونی بدن)، بدون تغییر سوخت و ساز بدن خود است. در محدوده میان ۱۰– تا ۲۰ درجه سانتیگراد بدن این جانوران واکنش خاصی نشان نمی‌دهد. در دماهای زیر این محدوده، سرعت سوخت و ساز بدن را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد؛ اگرچه این افزایش سوخت و ساز باعث افزایش بسیار دمای درونی بدن نمی‌شود و جانور می‌تواند دمیان درونی را همچنان در محدوده ۳۸ درجه سانتیگراد تا کمتر از ۴۷- درجه سانتیگراد ثابت نگاه دارد. در دماهای بسیار پایین، بدن این پرنده می‌تواند راهبردی را مبتنی بر افزایش سوزاندن چربی توسط آنزیم‌هایی که ساختشان توسط هورمون گلوکاگون تحریک شده‌است، پیش گیرد. در دماهای به نسبت بالا (بالاتر از ۲۰ درجه سانتیگراد) و نیز هنگامی که جانور در معرض تابش مستقیم آفتاب برای مدت طولانی باشد، بدن پنگوئن برای از دست دادن گرمای بیشتر شروع به افزایش فعالیت متابولیک و بالارفتن دما می‌کند. این وضعیت برای پنگوئن امپراتور آزاردهنده‌است و در این هنگام نشانه‌های آغاز به اضطراب و آشفتگی در جانور دیده می‌شود. پنگوئن امپراتور برای مقابله با این حالت، با باز کردن بال‌هایش و تکان دادن آن به منظور خنک کردن سطح بال و در نتیجه خنک شدن بدن می‌کند.
پنگوئن‌های امپراتور برای محافظت از خود در برابر سرما راهبردی گروهی نیز دارند: آن‌ها به شکل یک دایره بزرگ در کنار هم جمع می‌شوند و هر یک به پنگوئن کناری خود می‌چسبد. این دایره‌ها می‌توانند از ۱۰ تا صدها پنگوئن را شامل شوند. آن‌هایی که در بیرون دایره هستند پس از مدتی به آرامی به لایه‌های درونی دایره می‌آیند و این باعث ایجاد جنبشی با سرعت کم اما دائمی میان پرندگانی می‌شود که می‌خواهند برای در امان ماندن از سوز بادهای سرد به درون دایره بروند. در کل همه پنگوئن‌ها تجربه بیرون بودن و درون دایره بودن را خواهند داشت و این به سود همه اعضای دسته‌است. این رفتار الهام بخش الگوریتم پنگوئن امپراتور بود که به تازگی معرفی شده و از رفتار جمع‌آوری اجتماعی پنگوئن‌های امپراتور برای زنده ماندن موفقیت‌آمیز در عمق زمستان قطب جنوب الهام گرفته شده‌است. مراحل اصلی این الگوریتم از رفتار ازدحام الهام گرفته شده‌است که مرز ازدحام، دما، فاصله و حرکت مؤثر در اطراف ازدحام را محاسبه می‌کند. اخیراً از این الگوریتم در مسئل مختلف همچون بهره‌برداری بهینه از مخزن سد استفاده شده‌است.