Спутниковые снимки пингвиних экскрементов показывают влияние изменения климата на вид

Изменение климата, проявляющееся в повышении температур, уровня моря и кислотности океанов, представляет собой серьезную угрозу для множества видов по всему миру. Особенно это касается антарктического пингвина Адели, для которого исчезновение морского льда и рост температур могут привести к вымиранию в ближайшие годы. Исследователи использовали 30 лет спутниковых снимков миссии NASA/USGS Landsat для изучения пищевых привычек этого вида, анализируя распределение и цвет их экскрементов по всей Антарктиде.

Работа, опубликованная в журнале Current Biology, представляет собой важный шаг в области науки о Земле, где спутниковые наблюдения впервые использовались для изучения динамики пищевых цепей и популяций на континентальном уровне. Результаты исследования вызывают тревогу: глобальное потепление и сокращение морского льда меняют рацион пингвинов, что, в свою очередь, влияет на их здоровье и продолжительность жизни. Эти данные дают возможность измерить, как рацион и популяции пингвинов соотносятся с последствиями изменения климата.

Команду исследователей возглавил университет Клемсона, в состав которой вошли ученые из университета Стонни Брук, Калифорнийского университета в Санта-Крус, NASA и других учреждений. Для своего исследования они проанализировали цветовые характеристики экскрементов в видимом и инфракрасном спектрах, чтобы получить "спектральный след" экскрементов. На основе этого цвета команда восстановила рацион пингвинов Адели с 1984 по 2013 год, дополнив данные образцами, собранными из колоний пингвинов, которые были проанализированы в лаборатории для измерения спектральных свойств.

Затем команда провела анализ стабильных изотопов этих образцов, чтобы определить, на какой стороне спектра питания находятся пингвины: больше криля или рыбы. Это особенно важно, поскольку пингвины Адели обычно питаются рыбой в районах с большим количеством морского льда, но потребляют больше криля в регионах, где лед уменьшился. Таким образом, картирование пищевых привычек этого вида служит полезным индикатором более широких изменений в антарктических экосистемах, вызванных изменением климата.

Собранные данные позволили команде создать модель, связывающую спектры экскрементов с рационом, которую затем применили к спутниковым изображениям Landsat. Это исследование стало первым, использующим спутниковые наблюдения для измерения динамики пищевых цепей на континентальном уровне в течение десятилетий. Ранее изучение пищевых цепей и динамики популяций по всей Антарктиде было затруднено из-за огромной площади, удаленности и логистических проблем работы в холодной и ветреной среде. Хотя исследователи могли собирать образцы и отслеживать популяции в некоторых колониях, многократное исследование каждой колонии на протяжении десятилетий было невозможно.

Результаты команды имеют серьезные последствия для долгосрочного выживания пингвинов Адели. Хотя они являются одними из верхних хищников в Антарктиде, их рацион ограничен несколькими видами добычи, в основном антарктическим серебристым рыбом и крилем. Кроме того, криль становится менее доступным в некоторых частях континента из-за повышения температур и увеличения потребления со стороны популяций тюленей и китов, которые сейчас восстанавливаются.

С момента завершения периода исследования ученые наблюдали за резким сокращением и рекордно низким уровнем морского льда в Антарктиде. Если эти тенденции продолжатся, пингвины Адели могут быть вынуждены перейти на более крилевый рацион, что отразится на их долгосрочном выживании. Соавтор исследования, профессор океанических наук в UC Santa Cruz, Майкл Дж. Полито, отметил:

"Пингвины Адели — это знаковый вид, размножающийся по всему континенту Антарктиды. Они выступают в роли ‘канарейки в угольной шахте’, и наше исследование иллюстрирует, как недавнее потепление нарушило антарктическую морскую пищевую цепь, от которой страдают многие их популяции.

Мы наблюдали за пингвинами из космоса, используя спутниковые снимки, чтобы выяснить, что они едят по всей Антарктиде, чтобы помочь объяснить их рацион и реакцию популяции на недавние изменения климата. Антарктида пережила быстрые экологические изменения в последние десятилетия, и этот подход дает нам новый и мощный инструмент для изучения того, как это повлияло на пингвинов.