Voor keizerspinguïns die rond een opwarmend Antarctica waggelen, afnemend zee-ijs betekent minder vis om te eten. Hoe de voeding van deze vogels in smoking zal standhouden in het licht van klimaatverandering, is een grote vraag waarmee wetenschappers worstelen.

Onderzoekers van de Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) hebben een manier ontwikkeld om het foerageersucces van keizerspinguïns te helpen bepalen door gebruik te maken van time-lapse video-observaties die duizenden kilometers verderop aan wetenschappers worden doorgegeven. De nieuwe remote sensing-methode wordt beschreven in de 2 mei, 2018, uitgave van de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde .

"De opwarming van de aarde kan de voedselbeschikbaarheid voor keizerspinguïns verminderen, " zei Dan Zitterbart, een wetenschapper bij WHOI en co-auteur van de studie. "En als hun dieet aanzienlijk verandert, het zou gevolgen kunnen hebben voor de gezondheid en levensduur van deze dieren - die naar verwachting tegen het einde van deze eeuw zeer bedreigd of bijna uitgestorven zullen zijn. Met deze nieuwe aanpak we hebben nu een logistiek haalbare manier om het foerageersucces van deze dieren te bepalen door foto's te maken van hun gedrag zodra ze terugkeren naar de kolonie van hun foerageertochten."

Van alle pinguïnsoorten, Keizerspinguïns zijn over het algemeen de grootste eters. En met een goede reden:ze maken uitzonderlijk lange tochten op zee-ijs om hun foerageergebieden te bereiken - soms tot 75 mijl in de winter - en voeden hun grote kuikens wanneer ze terugkeren. Maar naarmate het zee-ijs afneemt, dat geldt ook voor het microscopisch kleine plankton dat eronder leeft, die dient als de primaire voedselbron voor vissen die pinguïns eten. Zee-ijs biedt ook een belangrijk rustplatform voor de pinguïns tussen foerageerduiken, dus smelten kan het foerageren veel moeilijker maken.

Het bepalen van het foerageersucces van de soort omvat een proces in twee stappen. Eerst, digitale foto's van de vogels worden de hele dag door elke minuut gemaakt met behulp van een goedkope time-lapse-camera die op 30 meter afstand boven de kolonie is neergestreken. De camera is robuust genoeg om temperaturen tot ?50 ° Celsius en windsnelheden van meer dan 150 kilometer per uur te weerstaan.

Celine Le Bohec, een onderzoeker in ecologie van het Centre national de la recherche scientifique (CNRS) en het Centre Scientifique de Monaco, en co-auteur van de studie, zegt dat deze spionagecapaciteit een belangrijke beperking in Antarctisch veldonderzoek overwint:de mogelijkheid om de omstandigheden op afstand te bewaken.

"Het is echt belangrijk om te begrijpen hoe veranderende omgevingsomstandigheden de pinguïnpopulaties zullen beïnvloeden, maar de barre weersomstandigheden en logistieke problemen in verband met de afgelegen ligging van het witte continent hebben het erg moeilijk gemaakt om informatie van daar te krijgen, "zei ze. "Nu, met onze observatoria, vooral op afstand bestuurbare, we kunnen op elk moment online gaan en direct zien wat er in de kolonie gebeurt.

Bovendien, vanwege hun positie op het bovenste niveau van het voedselweb, werken aan toproofdieren zoals keizerspinguïns, is erg handig voor het begrijpen en voorspellen van de impact van wereldwijde veranderingen op het polaire mariene bioom:het is alsof je een alarmsysteem hebt op de gezondheid van deze ecosystemen."

Beelden worden vastgelegd en opgeslagen in een beelddatabase en later gecorreleerd met sensorgebaseerde metingen van luchttemperatuur, relatieve vochtigheid, zonnestraling, en wind. De gecombineerde datasets stellen Zitterbart en zijn team in staat om een ​​"waargenomen pinguïntemperatuur" te berekenen - de temperatuur die pinguïns voelen. Het lijkt veel op de gevoelstemperatuur voor mensen:de luchttemperatuur kan -12° Celsius zijn, maar andere factoren kunnen ervoor zorgen dat het kouder aanvoelt.

"Vroeg in het project, we dachten als, bijvoorbeeld, de wind waaide sneller dan 15 meter per seconde, de pinguïns zouden altijd bij elkaar kruipen, ongeacht de andere omgevingsomstandigheden, " zei Sebastiaan Richter, een doctoraat student in Zitterbart's groep en hoofdauteur van de studie. "Echter, we vonden dit niet waar, en realiseerden we ons al snel dat we rekening moesten houden met de andere weersomstandigheden bij het beoordelen van huddle-gedrag."

Door de "wind chill"-temperatuur van de pinguïn te correleren met video-observaties van wanneer de pinguïns bij elkaar kruipen, ze kunnen een "overgangstemperatuur" bedenken - de temperatuur waarbij kolonies verschuiven van een verspreide, vloeistofachtige toestand tot een ineengedoken, solide-achtige staat. Als de overgang plaatsvindt bij warmere temperaturen, het betekent dat de pinguïns het eerder koud hebben en tegen elkaar aan kruipen om warm te blijven en energie te besparen. En dat geeft aan dat de pinguïns bij terugkomst van het foerageren minder lichaamsvet hadden en waarschijnlijk ondervoed waren omdat ze niet genoeg voedsel vonden om te eten binnen een redelijke afstand van hun broedkolonie. Als de overgangstemperatuur later in het seizoen lager is, het suggereert dat het foerageerseizoen een succes was en dat de dieren goed gevoed en met grotere hoeveelheden lichaamsvet terugkeerden.

Zitterbart zegt dat de informatie uiteindelijk kan worden gebruikt om instandhoudingsmaatregelen af ​​te leiden om keizerspinguïns te beschermen. Volgens een eerdere WHOI-studie de soort wordt ernstig bedreigd, en het is geprojecteerd dat tegen 2100, de wereldbevolking zal met 20% zijn afgenomen en sommige kolonies zouden met maar liefst 70% van het huidige aantal broedparen keizerspinguïns kunnen verminderen als de uitstoot van warmtevasthoudend gas blijft stijgen en het Antarctische zee-ijs zich blijft terugtrekken.

"Met de informatie die door onze observatoria is geproduceerd, populatiemodellering zal ons helpen om het lot van de verschillende kolonies die overblijven beter te voorspellen, " zei hij. "Het is belangrijk om te weten welke kolonies het eerst het meest worden getroffen door klimaatverandering, dus als blijkt dat een bepaalde kolonie de komende eeuw sterk zal blijven, instandhoudingsmaatregelen zoals beschermde mariene gebieden kunnen worden ingesteld om ze beter te beschermen."