För kejsarpingviner som waddlar runt ett värmande Antarktis, minskande havsis betyder mindre fisk att äta. Hur kosten för dessa smokade fåglar kommer att hålla sig inför klimatförändringarna är en stor fråga forskare brottas med.

Forskare vid Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) har utvecklat ett sätt att hjälpa till att avgöra kejsarpingvins födosuccé genom att använda tidsfördröjda videoobservationer som vidarebefordras till forskare tusentals mil bort. Den nya fjärranalysmetoden beskrivs i den 2 maj, 2018, frågan om Journal of Applied Physics .

"Den globala uppvärmningen kan minska på tillgången på mat för kejsarpingviner, "sa Dan Zitterbart, en forskare vid WHOI och medförfattare till studien. "Och om deras kost förändras avsevärt, det kan ha konsekvenser för dessa djurs hälsa och livslängd - som redan väntas vara mycket hotade eller nära att utrotas i slutet av detta århundrade. Med detta nya tillvägagångssätt, vi har nu ett logistiskt livskraftigt sätt att bestämma djurens framgångar genom att ta bilder av deras beteende när de återvänder till kolonin från sina foderresor. "

Av alla pingvinsarter, Kejsarpingviner tenderar att vara de största ätarna. Och av goda skäl:de gör exceptionellt långa vandringar på havsis för att nå sina foderplatser - ibland upp till 75 miles under vintern - och mata sina stora ungar när de återvänder. Men när havsisen minskar, det gör det mikroskopiska planktonet som bor under, som fungerar som den primära matkällan för fisk som pingviner äter. Havsis är också en viktig viloplattform för pingvinerna mellan födosökningsdyk, så smältning kan göra födosökningen så mycket svårare.

Att bestämma artens födosuccé innebär en tvåstegsprocess. Först, digitala bilder av fåglarna tas varje minut under hela dagen med hjälp av en billig time-lapse-kamera som ligger ovanför kolonin 100 meter bort. Kameran är robust nog att tåla upp till? 50 ° Celsius temperaturer och vindhastigheter över 150 kilometer i timmen.

Céline Le Bohec, en forskare inom ekologi från Centre national de la recherche scientifique (CNRS) och Center Scientifique de Monaco, och medförfattare till studien, säger att denna spionförmåga övervinner en stor begränsning i Antarktis fältforskning:förmågan att fjärrövervaka förhållanden.

"Det är verkligen viktigt att kunna förstå hur förändrade miljöförhållanden kommer att påverka pingvinpopulationer, men de hårda väderförhållandena och logistiska svårigheterna som är kopplade till den vita kontinentens avlägsenhet har gjort det mycket utmanande att få information därifrån, "sa hon." Nu, med våra observatorier, särskilt fjärrstyrda, vi kan gå online när som helst och omedelbart se vad som händer i kolonin.

Dessutom, på grund av deras position på den övre nivån av livsmedelsbanan, som arbetar med rovdjur som kejsarpingviner, är mycket användbart för att förstå och förutsäga effekterna av globala förändringar på den polära marina biomen:det är som att ha ett larmsystem för dessa ekosystems hälsa. "

Bilder spelas in och lagras i en bilddatabas och korreleras senare med sensorbaserade mätningar av lufttemperatur, relativ luftfuktighet, solstrålning, och vind. De kombinerade datamängderna gör att Zitterbart och hans team kan beräkna en "upplevd pingvintemperatur" - temperaturen som pingvinerna känner. Det är ungefär som vindkylningsfaktorn för människor:lufttemperaturen kan vara -12 ° Celsius, men andra faktorer kan få det att kännas kallare.

"Tidigt i projektet vi tänkte om, till exempel, vinden blåste snabbare än 15 meter per sekund, pingvinerna skulle alltid mysa, oavsett andra miljöförhållanden, sa Sebastian Richter, en doktorsexamen student i Zitterbarts grupp och huvudförfattare till studien. "Dock, vi fann inte att detta var sant, och insåg snart att vi måste ta hänsyn till de andra väderförhållandena när vi bedömer krambeteende. "

Genom att korrelera pingvinens "vindkylning" -temperatur med videoobservationer av när pingvinerna börjar krama, de kan komma med en "övergångstemperatur" - temperaturen vid vilken kolonier skiftar från en spridd, vätskeliknande tillstånd till en hopknuten, fast tillstånd. Om övergången sker vid varmare temperaturer, det betyder att pingvinerna känner sig kalla tidigare och börjar krama för att hålla sig varma och spara energi. Och det indikerar att pingvinerna hade mindre kroppsfett när de återvände från föda och förmodligen var undernärda eftersom de inte hittade tillräckligt med mat att äta inom ett rimligt avstånd från sin avelskoloni. Om övergångstemperaturen är lägre senare under säsongen, det tyder på att födosäsongen var en framgång och djuren återvände välmatade och med högre mängder kroppsfett.

Zitterbart säger att informationen i slutändan kan användas för att härleda bevarandeåtgärder för att skydda kejsarpingviner. Enligt en tidigare WHOI -studie arten är kritiskt hotad, och det beräknas att år 2100, den globala befolkningen kommer att ha minskat med 20% och vissa kolonier kan minska med så mycket som 70% av det nuvarande antalet häckande par av kejsarpingviner om värmefångande gasutsläpp fortsätter att stiga och havsisen i Antarktis fortsätter att dra sig tillbaka.

"Med informationen från våra observatorier, befolkningsmodellering hjälper oss att bättre projicera ödet för de olika kolonierna som finns kvar, "sa han." Det är viktigt att veta vilka kolonier som kommer att bli de första som påverkas mest av klimatförändringar, så om det verkar som att en viss koloni kommer att förbli stark under nästa sekel, bevarandeåtgärder som marina skyddade områden kan upprättas för att bättre skydda dem. "