新的研究揭示了企鹅是如何应对一个多世纪以来人类对南极洲的影响的,以及为什么在这个快速变化的生态系统中,有些物种是赢家,有些是输家。
路易斯安那州立大学海洋与海岸科学系助理教授迈克尔·波利托和他的合著者在《科学》杂志上发表了他们的研究结果美国国家科学院院刊12月2日(周一)上市。
“尽管地处偏远,但人类对南极生态系统和动物的影响历史悠久。到20世纪初到中期,人类猎杀的许多海豹和鲸鱼几乎灭绝。海豹和鲸鱼的数量正在恢复,但几十年的气候变化和不断增长的商业捕鱼业进一步恶化了环境,”波利托说。
波利托共同领导了一个来自路易斯安那州立大学、罗德岛大学、牛津大学、加州大学圣克鲁斯分校和萨斯喀彻温大学的研究小组,他们的目标是了解在过去的一个世纪里,人类对南极生态系统的干预是如何导致企鹅主要食物来源南极磷虾的繁荣和萧条的。
南极磷虾是一种虾状甲壳类动物,是企鹅、海豹和鲸鱼的主要食物来源。由于历史上的过度捕捞,海豹和鲸鱼的数量减少,这被认为导致了磷虾在20世纪初到中期的过剩。最近,商业磷虾捕捞、人为气候变化以及海豹和鲸鱼数量的恢复等综合影响被认为大大减少了磷虾的丰度。”
在这项研究中,研究小组通过分析过去一个世纪在南极半岛探险期间收集的企鹅羽毛中氨基酸的氮稳定同位素值,确定了帽带企鹅和巴布亚企鹅的饮食。
“我们都听过这句谚语,‘你吃什么就是什么。’”所有的生物都会在它们的组织中记录下它们所吃食物的化学信号。我们使用企鹅羽毛的稳定同位素值作为企鹅在过去100年里吃什么的化学信号,”罗德岛大学助理教授凯尔顿·麦克马洪(Kelton McMahon)说。
由于人类从未以商业方式捕捞企鹅,波利托和他的同事们预计,企鹅饮食和数量的变化将反映磷虾供应量的变化。该团队将研究重点放在帽带企鹅和巴布亚企鹅上,因为在过去的半个世纪里,南极半岛的帽带企鹅数量严重下降,而巴布亚企鹅数量却有所增加。
“考虑到巴布亚企鹅通常被认为是气候变化的赢家,而帽带企鹅被认为是气候变化的输家,我们想调查它们的饮食差异是如何让一个物种能够应对不断变化的食物供应,而另一个物种却不能,”牛津大学的合著者兼研究员汤姆·哈特说。
研究小组发现,在20世纪初到中期,海豹和鲸鱼捕捞造成磷虾过剩,这两种企鹅主要以磷虾为食。相比之下,在上个世纪后半叶,巴布亚企鹅越来越多地表现出一种适应性转变,从严格吃磷虾到将鱼和鱿鱼纳入他们的饮食中,不像帽带企鹅那样继续只吃磷虾。
“我们的研究结果表明,在过去的一个世纪里,历史上的收获和最近的气候变化改变了南极海洋食物网。此外,我们在企鹅身上观察到的不同饮食和种群反应表明,随着气候变化和其他人类影响的加剧,像帽带企鹅这样的物种,有着特殊的饮食和对磷虾的强烈依赖,可能会继续表现不佳,”波利托说。
作者预测,南极半岛地区在下个世纪仍将是气候变化和人类影响的热点地区,他们相信他们的研究将有助于预测哪些物种可能会生存不下去,哪些物种将承受——甚至受益于——未来的变化。
麦克马洪说:“通过了解过去的生态系统对环境变化的反应,我们可以改进对未来反应的预测,更好地管理南极洲人与环境的相互作用。”
美国国家科学基金会极地项目办公室和南极科学奖学金为这项研究提供了资金。
期刊引用:
引用此页: