Регистрация
Имя: Пароль:
Забыл пороль

Пингвины как архив антарктических изменений - изменения в пищевой сети и климате отражаются в перьях пингвинов и скорлупе яиц

Подробности 16 марта 2018 г. Написано доктором мед. Катя Ридель

Пингвины являются прогулочными архивами для изменений окружающей среды в Антарктике. Птичьи перья и яичная скорлупа содержат химические отпечатки пальцев, которые фиксируют изменения в рационе, структуре пищевой сети и даже климате, недавно сообщили исследователи на совещании по науке об океане 2018 года в Портленде, штат Орегон.

Птичьи перья и яичная скорлупа содержат химические отпечатки пальцев, которые фиксируют изменения в рационе, структуре пищевой сети и даже климате, недавно сообщили исследователи на совещании по науке об океане 2018 года в Портленде, штат Орегон

И перья пингвинов, и скорлупа яиц дают представление о пище пингвинов и о том, как меняется их окружение. (Изображение: Келтон МакМахон)

Антарктика резко изменилась за последние десятилетия. Чрезмерный вылов рыбы привел к сокращению количества криля, который является важным источником пищи для птиц, китов, рыб и пингвинов в Южном океане. Изменение климата меняет направление ветра и создает открытые водяные лунки в морском льду, которые становятся горячими точками для животных. Эти изменения оказывают лавинное влияние на пищевую сеть и циркуляцию питательных веществ. «Пингвины являются отличным биоархивом для этих изменений», - говорит Келтон МакМахон, морской экогеохимик из Университета Род-Айленда в Кингстоне. Пингвины находятся в центре пищевой сети Антарктики, и известно, что их ткани сохраняют подробности об их привычках питания. Различные источники пищи содержат разные уровни изотопов углерода и азота. (Изотопы - это формы одного и того же элемента с одинаковым числом протонов и разным числом нейтронов). Например, источники пищи, такие как криль и рыба, содержат различные количества азота-15 относительно азота-14. Например, ткани пингвинов, такие как перья и скорлупа яиц, сохраняют эти пропорции.

Новый метод может помочь ученым определить, приводит ли измененная диета или изменения в пищевой сети к различным изотопным соотношениям у пингвинов gentoo. (Изображение: Келтон МакМахон)

Предыдущие исследования уже обнаружили значительное изменение количества изотопов в тканях пингвинов за последние 80 лет. Тем не менее, эти исследования не могли различить изменения в привычках питания пингвинов и климатические изменения, которые изменили уровни изотопов микроскопических организмов в основании пищевой сети. Поэтому МакМахон и его коллеги разработали метод для проведения этого различия и, в конечном счете, для отслеживания изменений в Антарктике. Команда сосредоточилась на изотопных значениях отдельных аминокислот, которые являются строительными блоками белков. Эти значения показывают «многое о биохимии в организме», говорит МакМахон. Некоторые из этих значений значительно изменяются по мере того, как пища переваривается и включается в организм животного; другие меняются незначительно. Чтобы понять, что пингвины потребляли в течение долгого времени, исследователи сначала разработали серию «химических отпечатков» для изотопных значений дюжины различных аминокислот путем определения изотопных значений атлантической сельди, основной пищи пингвинов. и изучал изменения в организме пингвинов после пищеварения. Исследователи пришли к этим данным в исследовании по контролируемому кормлению в сотрудничестве с зоопарком Омахи Генри Дурли и Аквариумом в штате Небраска, которые внимательно следили за тем, что, когда и сколько ели пингвины Gentoo в неволе. Сравнение химических отпечатков пальцев на ткани диких пингвинов gentoo показало, что дикие пингвины, должно быть, ели в прошлом. По сообщениям группы, в течение последних 80 лет пингвины питались в основном рыбой, затем крилем, а позднее - в основном рыбой. МакМахон говорит, что этому есть правдоподобное историческое объяснение: в конце 1800-х до середины 19-го века китобойные промыслы широко охотились на морских млекопитающих, которые питались преимущественно крилем. Скорее всего, пингвины использовали полученный избыток криля. Однако в 1970–1990-х годах коммерческий крилфишрей и пингвины вернулись к диете с преобладанием рыбы.

Перья пингвинов сохраняют историю диетических изменений. В течение последних 80 лет пингвины питались в основном рыбой, затем крилем, а затем снова в основном рыбой. Недавние изменения в плане питания пингвинов могут отражать увеличение коммерческого промысла криля в экосистеме. (Фото: Катя Ридель)

Но метод позволяет сделать дальнейшие выводы. Известно, что определенные аминокислоты в пище пингвинов проходят через организм с почти неизменным изотопным значением. Фактически, эти аминокислоты, как полагают, отражают исходные уровни изотопов в микроорганизмах в основании пищевой сети Антарктики: фитопланктон, плавающий в Южном океане. Поскольку климат определяет уровни изотопов фитопланктона, изотопы в этих аминокислотах являются ключом к изменению климата.В случае с азотом более высокие уровни азота-15 по сравнению с азотом-14 в фитопланктоне, вероятно, обусловлены более открытыми отверстиями в морской воде McMahon. Такие открытые водяные лунки, называемые полиньями, появились в последние десятилетия вокруг Антарктики из-за изменений направлений ветра, связанных с изменением климата. Это исследование подчеркивает силу этой методики изотопов аминокислот для отслеживания изменений окружающей среды в тканях животных, говорит Сет Ньюсом, эколог-животное из Университета Альбукерке, Нью-Мексико, который не принимал участия в исследовании. По его словам, эта техника становится все более популярной, потому что она может обнаружить как пищевые, так и исходные изменения в пищевой сети из одной и той же ткани. «Этот 80-летний рекорд является лишь частью гораздо более длительного изменения», - сказал МакМахон. Команда планирует заглянуть в прошлое. В результате раскопок были обнаружены скорлупы яиц пингвинов, возраст которых достигает 10 000 лет и история которых намного длиннее.

Источник: Британская антарктическая служба (BAS)