Космический детектив: как розовые пятна на спутниковых снимках выдали главную тайну пингвиньего рациона
К счастью для Хизер Линч, пингвины Адели питаются в основном двумя вещами: рыбой и крилем. Криль имеет отчётливый розовый цвет, который сохраняется в помёте этих птиц. А поскольку пингвины образуют колонии, все вместе они производят «совершенно колоссальные объёмы гуано», как выразилась исследовательница. Если говорить проще: пингвиньи фекалии видны из космоса.
Новое исследование, опубликованное в журнале Current Biology, использует спутниковые снимки гуано пингвинов Адели, чтобы отследить, как диета и популяции этих птиц менялись по мере сокращения морского льда в Антарктиде. По словам Линч, эколога из Университета Стоуни-Брук и соавтора исследования, этот метод «полностью открыл нам глаза на то, что происходит на всём континенте».
Космическая машина времени для Антарктиды
Чтобы выявить закономерности в питании пингвинов, учёным сначала требовалось понять, могут ли спутниковые изображения надёжно улавливать различия в составе и цвете гуано. Для этого они проанализировали спектральный сигнал — количественную меру цвета — и содержание изотопов азота, указывающее на типы добычи, присутствующей в помёте. В общей сложности изучили 103 образца, собранных в 16 гнездовых колониях на Антарктическом полуострове.
Затем исследователи обратились к дневным снимкам Антарктиды, сделанным программой Landsat — совместным проектом NASA и Геологической службы США, обеспечивающим непрерывную съёмку Земли с 1972 года. Кадры позволили найти колонии размножения и соответствующие им разноцветные кучи помёта. Полученную картину сопоставили с данными о морском льду из Национального центра данных по снегу и льду, также собранными спутниками. «Спутниковый архив — это своего рода машина времени для Антарктиды, так что мы можем посмотреть не только на то, что пингвины едят сейчас, но и на то, чем они питались в самые первые дни программы Landsat», — пояснила Линч.
Розовый сигнал тревоги
Исследователи обнаружили, что колонии Западной Антарктиды придерживались диеты с повышенным содержанием криля, тогда как в Восточной Антарктиде в рационе преобладала рыба. Выяснилась и более тревожная связь: пингвины, поедающие много криля, в долгосрочной перспективе чаще сталкивались с сокращением численности популяции по сравнению с колониями, предпочитающими рыбу. Сокращение площади морского льда также коррелировало с более высоким потреблением криля. Подобные закономерности служат индикатором того, что экосистемы Южного океана меняются так, что учёным, по выражению Линч, «вероятно, следовало бы разобраться в этом получше».
Благодаря высокому временному разрешению Landsat — спутники фотографируют каждую колонию раз в восемь дней — исследователи смогли выявить и внутригодовые диетические паттерны, причём некоторые из них стали для Линч полной неожиданностью. Она предполагала, что отдельные колонии будут либо строгими специалистами по крилю, либо по рыбе, однако часть колоний, судя по данным, потребляла больше криля летом, чем осенью или весной. «Этот учащённый график съёмки действительно замечателен, потому что позволяет фиксировать изменения от недели к неделе, о которых иначе мы бы просто не имели никакого представления», — отметила исследовательница.
Непрерывные данные и вопросы будущего
Почему пингвины меняют рацион при таянии льда, пока остаётся неясным. Возможно, сокращение льда изменяет популяции рыбы, влияя на доступность добычи, однако для ответа на этот вопрос нужны дальнейшие исследования, которые Линч с готовностью переадресует коллегам-океанологам.
Линч подчеркнула, что исследование высвечивает важность таких рабочих программ, как Landsat, которые десятилетиями предоставляют однородную информацию. «Получать эти непрерывные массивы данных год за годом, десятилетие за десятилетием, невероятно ценно, и их ценность проявляется со временем», — сказала она. Учёные только начинают осознавать масштаб возможностей спутниковых снимков для понимания экологических изменений. Полюса планеты охвачены съёмкой непропорционально плотно по сравнению с остальным миром, поэтому многое из того, что экологи узнают о полезности спутников, происходит именно в Антарктиде. Но полученные там знания впоследствии можно будет применить к экосистемам в других уголках Земли.
Для пингвинов Адели, как минимум, ценность спутниковых данных со временем будет только расти, помогая исследователям отвечать на вопросы о рационе, доступности добычи и о том, как меняются антарктические экосистемы. Линч, в частности, намерена и дальше использовать данные Landsat, чтобы выяснить, влияет ли промысел криля на то, чем питаются пингвины. «Теперь мы можем начать задавать такие вопросы, потому что способны напрямую измерить, что именно они едят», — заключила она.
Источники:
Исследование опубликовано в журнале Current Biology. В работе использованы спутниковые снимки программы Landsat (совместный проект NASA и Геологической службы США), а также данные Национального центра данных по снегу и льду (NSIDC). Комментарии Александры Стрэнг, докторанта Университета Кентербери (Новая Зеландия), предоставлены в письменном виде. Материал подготовлен научным журналистом Грейс ван Дилен для Eos (AGU) и распространяется по лицензии CC BY-NC-ND 3.0.
