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企鹅大便的卫星图像能反映气候变化? 是真的

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(原标题:Penguin poop, seen from space, tells our climate story)

出品|网易科学人栏目组 过客

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企鹅大便的卫星图像能反映气候变化? 是真的

图片来源:NICK GARBUTT/BARCROFT/GETTY IMAGES

一些研究人员通过捕捉企鹅南极洲的粪便沉积物的图像,找到了一种利用卫星来弄清楚企鹅饮食的新方法。

一群研究阿德利企鹅以及气候变化的科学家发现,企鹅粪便的颜色表明它们是否吃了磷虾(红橙色)和银鱼(蓝色)。这种区别很有意思,因为企鹅的饮食可以作为海洋生态系统对气候变化反应的指标。另一项独立的研究显示,被迫依赖磷虾作为其主要食物来源的幼年企鹅的成长发育不如那些以鱼为食的企鹅。

岩石是企鹅的聚集地,随着时间的推移,企鹅的粪便堆积在这些岩石裸露的表面上,形成了色彩斑斓的地标。研究人员从企鹅群中取来粪便样品,找到它们的光谱波长,然后将这种颜色与正在轨道运行的Landsat-7卫星拍摄的图像相匹配。

康涅狄格大学的博士后研究员Casey Youngflesh在华盛顿举行的美国地球物理联盟(AGU)年会上展示了他的研究结果,他说:“这其中存在明显的区域差异,西部是磷虾,东部是鱼类。”这是科学家首次能够从太空追踪饮食,研究人员称这是一种新工具,用于研究某些海鸟和企鹅群体在这个星球其他区域的表现。

知道500万只阿德利企鹅正在吃什么以及吃多少非常重要。因为它能告诉研究人员食物链基础的情况。在南极半岛的西侧,小型磷虾的数量似乎正在骤减。快速变暖、不断变化的气候条件以及工业规模捕捞的增加,已经对这些小型甲壳类动物造成了损害。

磷虾在商业上被捕获用来生产宠物食品和营养补充剂。但对许多企鹅来说,磷虾是它们饮食的基础。随着磷虾变得越来越稀缺,喜欢吃磷虾的南极洲西部的企鹅数量也随之减少。“饮食可以告诉我们食物网如何随着时间的推移而变化,”Youngflesh说,“去这些地点实地考察需要花费大量时间和金钱。气候变化及其复杂,因此我们需要大规模的数据。”

Youngflesh说他希望彩色编码的粪便图能够被用来追踪未来的企鹅种群,以及全球其他海鸟。这是因为海鸟和企鹅在同一个地方聚集并在一起吃同样的东西。当然,这种形式的遥感无法告诉研究人员企鹅的饮食与时间的比较。因此,一位研究人员深入挖掘了企鹅的粪便,以研究企鹅的历史。

路易斯安纳州立大学海洋学和沿海科学专业的助理教授Michael Polito说:“它们什么到达,以及它们的饮食如何随着时间的推移而改变,都是悬而未决的问题。这些是卫星无法回答的问题,也是我需要探索的问题。”

企鹅大便的卫星图像能反映气候变化? 是真的

图片来源:THOMAS SAYRE-MCCORD/WHOI/MIT

Polito在遥远的丹格群岛上挖掘出鸟粪、羽毛、骨头和蛋壳。这是一个位于南极半岛顶端的企鹅聚居地,大部分时间都没有人类游客。他将材料带回实验室并应用放射性技术来计算第一只企鹅定居者的时间。他发现企鹅已经在丹格群岛生活了将3000年。Polito说,由于阿德利企鹅需要有无冰土地、开放水域和丰富的食物来哺育它们的后代,企鹅群的存在或者不存在是当时气候条件的标志。Polito的新研究将时间往回推了2200年,当时企鹅刚到达这片土地。他的结果还证实了从冰柱和沉积物中获取的有关该地区气候历史的其他数据。

企鹅大便的卫星图像能反映气候变化? 是真的

Micheal Polito正在南极洲阿德利企鹅的领地挖掘,以确定企鹅何时第一次到达这个地方。图片来源:Micheal Polito/路易斯安纳州立大学

“这种从太空估计企鹅的饮食的能力将真正改变南极洲科学,”Polito说,“使用传统方法弄清楚企鹅吃什么需要花费大量的时间和精力,因此能够从太空评价整个南极大陆的饮食是一个非常惊人的飞跃。”

通过挖掘粪便和分析卫星图像的结合,研究人员能够更好地处理阿德利企鹅以及它们的堂兄弟南极企鹅、巴布亚企鹅和帝企鹅可能存在的问题。石溪大学生态学和进化学副教授Heather Lynch的实验室整理了一份四个物种在整个南极洲范围聚居地的地图。Lynch的小组也开始回顾从20世纪80年代到现在的卫星图像,看看他们能否建立相同的企鹅粪便-饮食联系图。

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