Tučňák císařský (Aptenodytes forsteri) je nejvyšší a nejtěžší ze všech tučňáků. Je endemitem Antarktidy. Samec má stejné zbarvení peří jako samice, bývá však o něco vyšší a těžší. Obecně druh dosahuje výšky až 122 centimetrů a váhy mezi 22–45 kilogramy. Hřbet a hlavu má černou, břicho bílé a okolí uší žluto-oranžové. Jako všichni ostatní tučňáci je nelétavý a jeho křídla jsou tuhá a zploštěná v ploutve.

Loví většinou ryby, ale i korýše, například kril, a hlavonožce, například krakatice. Při lovu může pod vodou zůstat déle než 30 minut a ponořit se do hloubky až 565 metrů. K tomu má přizpůsobené tělo – má neobvykle strukturovaný hemoglobin, který mu umožňuje fungovat i při malých hodnotách kyslíku, tvrdé kosti zabraňující barotraumatu a schopnost zpomalit metabolismus a pozastavit funkci méně důležitých orgánů.

Tučňák císařský je známý svými cestami, které dospělí jedinci každý rok uskutečňují kvůli páření a krmení mláďat. Velké skupiny ptáků, ve kterých mohou být až tisíce jedinců, cestují 100–160 km. Je to jediný druh tučňáka, který se rozmnožuje během antarktické zimy. Samice snese jediné vejce, které inkubuje samec a samice mezitím v moři loví potravu. Po vylíhnutí mláděte se o něj rodiče starají v kolonii. V přírodě tučňák císařský žije většinou okolo 20 let, ale pozorování naznačují, že někteří jedinci se mohou dožít až 50 let.

Taxonomie Tučňáka císařského popsal v roce 1844 anglický zoolog George Robert Gray, který jeho rodové jméno Aptenodytes sestavil ze starořeckých slov ἀ-πτηνο-δύτης [a-ptēno-dytēs], „bez-křídla-potápěč“. Jeho druhové jméno forsteri je pocta německému přírodovědci Johannu Reinholdu Forsterovi, který doprovázel kapitána Jamese Cooka na jeho druhé tichomořské plavbě a který pojmenoval pět jiných druhů tučňáka.

Spolu s podobně zbarveným, ale menším tučňákem patagonským (A. patagonicus), je tučňák císařský jediným žijícím druhem rodu Aptenodytes. Fosilní nálezy na Novém Zélandu z pozdního pliocénu, tedy asi před třemi miliony lety, ukázaly, že v tomto rodu byl další druh, A. ridgeni. Výzkum chování a genetiky tučňáků ukázal, že je rod Aptenodytes bazální větví celého řádu, což znamená, že se oddělil od větve, z níž se vyvinuly všechny ostatní rody tučňáků. Zkoumání mitochondriální a jaderné DNA naznačuje, že toto odtržení proběhlo zhruba mezi 40 miliony lety.

Popis náhled|Dospělci s mláďaty|vlevo

Dospělý tučňák císařský dosahuje výšky až 122 centimetrů. Jeho váha se pohybuje mezi 22 a 45 kilogramy a závisí na pohlaví, protože samci váží více než samice, a také na ročním období, protože samec i samice ztrácejí podstatnou část své váhy při chovu mláďat a sezení na vejcích. Samec musí vystát více než dva měsíce antarktické zimy, aby uchránil vejce před mrazem. Během této doby ani jednou nejí a proto většina samců za tu dobu ztratí okolo 12 kg. Průměrná váha na začátku sezení je u samců 38 kg a u samic 29,5 kg. Po tomto období mají obě pohlaví hmotnost průměrně 23 kg.

Jako všichni tučňáci má také tučňák císařský hydrodynamický tvar, který minimalizuje odpor vody při plavání, a křídla přeměněná na tuhé ploché ploutve. Jazyk má opatřený háčky orientovanými směrem dozadu, takže brání úniku lapené kořisti. Samci a samice jsou téměř stejně vysocí a mají totožné zbarvení. Na hlavě, bradě, krku, zádech, ocasu a hřbetu ploutví má tento druh černé opeření. Na břiše a spodku křídel je bílý a v horní části hrudi začíná peří přecházet do světle žluta. Okolí uší je pak jasně žluté až oranžové. Vrchní část osmicentimetrového zobáku je černá a spodní část může být růžová nebo oranžová. Nedospělý jedinec má bradu, krk a okolí uší bílé a zobák černý. Mládě je většinou pokryté šedým peřím a má černou hlavu s bílou maskou. V roce 2001 bylo pozorováno mládě s bílým peřím na celém těle, ale nejednalo se u skutečného albína, jelikož nemělo růžové oči. Mládě po vylíhnutí váží průměrně 315 gramů a peří mu vyroste, když dosáhne asi 50 % váhy dospělého jedince.

Od listopadu do února tmavé peří tučňáka císařského bledne do hněda před tím, než se během ledna nebo února přepeří. Vzhledem k ostatním druhům ptáků je u tohoto druhu přepeřování rychlé, trvá v průměru pouze 34 dní. Nové peří vyvstane z pokožky poté, co naroste do třetiny své konečné délky, ještě před tím, než odpadne staré peří. Děje se tak kvůli snížení tepelných ztrát.

Každoroční šance dožití tučňáka císařského je 95,1 % a průměrná doba života činí 19,9 let. Někteří vědci odhadují, že 1 % těchto tučňáků se může dožít 50 let. Na druhou stranu pouze 19 % mláďat přežije svůj první rok života. 80 % tučňáků císařských tvoří jedinci starší čtyř let.

Zvuky Protože tučňák císařský nestaví žádné hnízdo, které by mu sloužilo ke znovunalezení svého partnera nebo mláděte, musí spoléhat na zvukovou komunikaci. Používá složité směsice zvuků, které jsou pro rozpoznání rodičů, mláďat a partnerů zásadní. Zřejmě disponuje nejrozmanitějšími zvukovými signály ze všech tučňáků. K dorozumívání používá dvou kmitočtových pásem naráz.

Adaptace na zimu

Tučňák císařský se rozmnožuje v nejstudenějším prostředí ze všech ptáků – teplota vzduchu může klesnout na -40 °C a vítr může dosáhnout rychlosti až 144 km/h. Teplota vody je -1,8 °C, což je mnohem méně než průměrná teplota tučňákova těla (39 °C). K zabránění ztráty tepla se u tohoto druhu vyvinuly mnohé adaptace. Pod pokožkou má vrstvu škáry tlustou až 3 cm a 80–90 % izolace zajišťuje peří. Výsledná vrstva tuku mu ztěžuje pohyb na pevnině. Má krátké tuhé zjevně až čtyřvrstvé peří ve tvaru kopí.YONG, Ed. Busting Myths About Penguin Feathers. Science [online]. National Geographic, 2015-10-20 [cit. 2020-07-16]. Dostupné online. (anglicky) S hustotou 15 per na cm2 je to patrně nejhustěji opeřený pták na světě. Podrobný rozbor C. Williamse z Kalifornské univerzity nicméně odhalil, že tučňák císařský má maximálně 9 per na cm2, tudíž, že původní údaje jsou nadhodnocené. Tučňák císařský má svaly, které mu umožňují držet peří na zemi vzpřímené a vytvořit tak vrstvu vzduchu, která také redukuje ztrátu tepla. Naopak ve vodě se peří zploští a díky tomu tučňák neprovlhne. Aby udržel peří mastné a voděodolné, musí ho čechrat.

Tučňák císařský je schopný beze změny metabolismu udržet běžnou tělesnou teplotu při okolních teplotách -10 až 20 °C. Při nižších teplotách se jeho metabolismus výrazně zrychlí, ale normální teplotu těla si umí udržet v širokém teplotním rozmezí od -47 po 38 °C. Pro zrychlení metabolismu využívá plavání, chození, třesení a zvýšené spalování tuků, které navozuje hormon glukagon. Při teplotách nad 20 °C se tučňák císařský snaží zabránit přehřívání, a proto zvedá svá křídla, čímž se plocha jeho těla odhalená větru zvýší o 16 %.

Adaptace na tlak a malé hodnoty kyslíku Mimo zimu čelí tučňák císařský i dalšímu problému spojenému s ponory do velké hloubky – výrazně se zvyšujícímu tlaku, který může představovat až 40–násobek atmosférického tlaku. Takový tlak by u většiny jiných pozemských živočichů způsobil barotrauma. Kosti tohoto tučňáka nejsou téměř vyplněné vzduchem, ale jsou velmi pevné, což zabrání mechanickému barotraumatu. Není ale známo, jak se tučňák vypořádává s dekompresní nemocí.

Při potápění se tučňákovi císařskému sníží spotřeba kyslíku, protože zpomalí tlukot svého srdce až na 5 úderů za minutu a pozastaví funkci méně důležitých orgánů. Jeho hemoglobin a myoglobin jsou schopny transportovat kyslík v krvi v malých koncentracích, díky čemuž při jeho malých hodnotách neztratí vědomí.

Rozšíření a populace Tučňák císařský se vyskytuje téměř výhradně mezi 66° a 77° jižní šířky. Téměř vždy se rozmnožuje na krách nejdále 18 km od pobřeží. Před silným větrem se většinou schovává u ledovcových útesů.

Dlouhou dobu počet žijících jedinců nebyl skoro vůbec znám a někteří autoři dokonce navrhovali z těchto důvodů přesunout tučňáka císařského z kategorie „málo dotčený“ (LC) do kategorie „chybí údaje“ (DD). Informace z roku 1990 hovoří o 400 000–450 000 jedincích, rozprostřených ve 40 koloniích. Okolo 80 000 párů žije v Rossově moři. Velké kolonie se nachází na mysu Washington (20 000–25 000 párů), na ostrově Coulman ve Viktoriině zemi (asi 22 000 párů), v Coatsově zemi (14 300–31 400 párů) a v Zemi královny Maud (16 000 párů). Známy jsou dvě pevninské kolonie; jedna na Antarktickém poloostrově a druhá na mysu ledovce Taylor v Australském Antarktickém teritoriu. Několik zbloudilých tučňáků císařských bylo v minulosti hlášeno na Heardově ostrově a McDonaldových ostrovech, Jižní Georgii a Jižních Sandwichových ostrovech a na Novém Zélandu.

V roce 2009 satelitní snímky ledovců pomohly vědcům objevit deset předtím neznámých kolonií tučňáka císařského v Antarktidě. V témže roce britský antarktický průzkum pod vedením P. T. Fretwella došel na základě dalších podobných snímků k závěru, že tento nehostinný kontinent obývalo bezmála 600 000 jedinců v celkově asi 46 koloniích. Z této globální populace odhadem až 80 % tučňáků každoročně hnízdilo.

V roce 2019 bylo známo 54 kolonií a počítalo se s tím, že ještě na některé další mohou vědci do budoucna narazit. Návazně na to se počítalo s populací čítající 513 000 chovných jedinců. K roku 2020 vědci evidují už celkem 61 kolonií (zhruba 20 % nárůst), ale navzdory tomu celosvětová populace vzrostla přibližně jen o 5–10 %, tudíž čítá maximálně asi 570 000 jedinců nebo až 650 000 ptáků včetně mláďat.

Chování náhled|Kolonie tučňáka císařského náhled|Tučňák vyskakující z vody v Gouldově zátoce Tučňák císařský je sociální zvíře. Lovící jedinci někdy synchronizují potápění a vynořování. Někteří tučňáci jsou aktivní ve dne, někteří v noci. Většinu roku tráví cestováním mezi hnízdištěm a oblastí lovu.

Americký fyziolog Gerald Kooyman v roce 1971 zveřejnil výsledky zkoumání chování tučňáka císařského pod vodou pomocí nahrávacích zařízení. Objevil, že se potápí do hloubky až 265 metrů a pod vodou vydrží až 18 minut.https://www.stoplusjednicka.cz/kdo-se-dostane-nejhloubeji-petice-nejlepsich-zvirecich-potapecu Pozdější výzkum ukázal, že se jedna mladá samice poblíž zálivu McMurdo Sound potopila do hloubky 535 metrů. Dalšími studii bylo zjištěno, že se dokáže potopit na déle než 30 minut a dostat se může do hloubky až 565 metrů.World's longest penguin dive, of more than half an hour, is recorded. www.theguardian.com. 2018 [online]. [cit. 2019-09-15] Dostupné online (anglicky) Je možné, že se tučňák císařský může potopit ještě hlouběji, protože přesnost nahrávacích zařízení se ve větších hloubkách zmenšuje. Další výzkum jednoho jedince ukázal, že se ve vodě 900 metrů hluboké běžně ponořuje do hloubky 150 metrů a ve vodě hluboké 450–500 metrů se potápí do hloubek buď jen 50 metrů nebo více než 400 metrů.

Samci i samice musí z kolonií kvůli potravě urazit vzdálenost až 500 kilometrů. Tučňák císařský je zdatný plavec, průměrně při plavání dosahuje rychlosti 6–9 km/h. Podle novější studie z roku 2020 dokáže tento druh tučňáka plavat maximální rychlostí asi 2,4 až 3,6 m/s (průměrně 2,8 m/s), tedy 8,6 až 13 km/h (průměr 10,1 km/h) .Iván Meza-Vélez (2020). Capacidad de nado del pingüino fósil Inkayacu paracasensis Clarke, 2010 (Aves: Spheniscidae) con la tasa metabólica basal o estándar. Spanish Journal of Palaeontology. 35(2): 185-196 (španělsky). doi: https://doi.org/10.7203/sjp.35.2.18482 Ve studiích je nicméně zmíněno, že na okamžik dokáže ještě výrazně zrychlit a poplavat v tempu 4,6 až 7,1 m/s, což je 16,6 až 25,6 km/h. Na pevnině se pohybuje střídavě kolébavým pohybem a klouzáním se po ledu na svém břiše, kdy se odráží nohama a ploutvemi (křídly). Jako všichni ostatní tučňáci neumí létat.

Proti chladu se kolonie tučňáka císařského chrání choulením, kterého se účastní desítky až stovky jedinců a při němž se každý tučňák opírá o souseda. Tučňáci vně skupiny vystavení větru se pomalu přemisťují po okraji útvaru na závětrnou stranu, takže každý jedinec je chvíli uvnitř skupiny a chvíli vně.

Potrava