Супутникові знімки пінгвінячого гною вказують на вплив зміни клімату на вид

Зміна клімату, що характеризується підвищенням температури, рівня моря та кислотності океану, становить серйозну загрозу для багатьох видів на планеті. Для пінгвінів Аделі, які проживають в Антарктиці, зникнення морського льоду, підвищення кислотності та температури можуть призвести до їх зникнення в найближчі роки. Використовуючи 30 років супутникових знімків місії NASA/USGS Landsat, команда дослідників вивчила харчові звички цього виду пінгвінів, аналізуючи розподіл та колір їх гною по всій Антарктиді.

Artist's impression of a Landsat satellite. Credit: NASA

Результати їх дослідження, опубліковані в журналі Current Biology, стали важливим досягненням у галузі науки про Землю, оскільки супутникові спостереження вперше були використані для вивчення динаміки харчових мереж та популяцій на континентальному масштабі. Висновки дослідників виявилися тривожними: глобальне потепління та зменшення морського льоду змінюють раціон пінгвінів, що може негативно вплинути на їх здоров'я та тривалість життя. Отримані дані надають вимірювальні відомості про те, як дієти та популяції пінгвінів пов'язані з наслідками зміни клімату.

Керівником дослідження виступив професор університету Клемсона, до команди також увійшли дослідники з університету Стоні-Брук, університету Каліфорнії в Санта-Крус, NASA та інших установ. У рамках дослідження вони проаналізували колір гною в видимих та інфрачервоних спектрах, щоб отримати "спектральний підпис" гною. На основі його кольору команда відтворила раціони пінгвінів Аделі з 1984 по 2013 рік, а також провела лабораторний аналіз зразків з колоній пінгвінів для вимірювання спектральних властивостей.

Вони також провели аналіз стабільних ізотопів цих зразків, щоб визначити, чи більше в раціоні пінгвінів криля чи риби. Це особливо важливо, оскільки пінгвіни Аделі зазвичай живляться рибою в районах з більшим морським льодом, але споживають більше криля в регіонах, де морський лід зменшився. Таким чином, картографування харчових звичок цього виду стало корисним показником для вивчення більш широких змін в антарктичних екосистемах через вплив зміни клімату.

Завдяки об'єднаним даним команда змогла розробити модель, що пов'язує спектри гною з дієтою, яку вони потім застосували до супутникових знімків Landsat. Це дослідження стало першим, яке використовує супутникові спостереження для вимірювання динаміки харчових мереж на континентальному рівні протягом десятиліть. Раніше вивчати харчові мережі та динаміку популяцій по всій Антарктиді було важко через її величезну площу, віддаленість та логістичні труднощі роботи в холодному і вітряному середовищі. Хоча дослідники могли збирати зразки та контролювати популяції в деяких колоніях, повторне взяття зразків з усіх колоній протягом десятиліть було неможливим.

Penguin colony as seen by drones. Credit: Thomas Sayre-McCord/WHOI/MIT

Це дослідження також підкреслює, як супутники, що моніторять Землю, можуть допомогти вченим відстежувати зміни в навколишньому середовищі та їх вплив на місцеві види. Використовуючи знімки Landsat, команда вивчала колонії пінгвінів по всьому континенту протягом десятиліть, щоб контролювати їх харчові звички. Доктор Кейссі Янгфлеш, доцент університету Клемсона, зазначила:

"Супутники дозволили нам зробити те, що в іншому випадку було б неможливим. Інновація полягала не в самій супутниковій технології, а в можливості використати ці десятиліття супутникових знімків разом із сучасними геохімічними, статистичними та обчислювальними інструментами. Ніхто не мав на увазі, що ці супутники будуть використані для моніторингу пінгвінів, але тепер ми можемо використовувати їх у нових цікавих способах."

Висновки команди мають серйозні наслідки для довгострокового виживання пінгвінів Аделі. Хоча вони є одним з провідних хижаків Антарктики, їх раціон обмежений кількома видами здобичі, переважно антарктичною срібною рибою та крилем. Окрім того, що криль менш поживний, ніж риба, його також стає все менше в деяких частинах континенту через підвищення температури та збільшення споживання з боку популяцій тюленів та китів (які наразі відновлюються).

Протягом років, що минули з періоду дослідження, вчені спостерігали за великим зменшенням та рекордно низькими показниками морського льоду в Антарктиці. Якщо ці тенденції продовжаться, пінгвінам Аделі, можливо, доведеться перейти на більш крильовий раціон, що матиме наслідки для їхнього довгострокового виживання. Співавтор дослідження Майкл Дж. Політо, професор океанічних наук в університеті Каліфорнії в Санта-Крус, зазначив:

"Пінгвіни Аделі є іконічним видом, що гніздиться по всьому континенту Антарктики. Вони виконують роль 'канарки в вугільній шахті', і наше дослідження ілюструє, як нещодавнє потепління порушило антарктичну морську харчову мережу, на яку вони покладаються, на шкоду багатьом їх популяціям. Ми спостерігали за пінгвінами з космосу, використовуючи супутникові знімки, щоб з'ясувати, що вони їдять по всій Антарктиді, щоб допомогти пояснити їх реакцію на зміни клімату. Антарктида зазнала швидких екологічних змін за останні десятиліття, і цей підхід надає нам новий і потужний інструмент для вивчення того, як це вплинуло на пінгвінів.