放浪生活の大部分において、ハワイのミズナギドリは謎であり、神秘的な場所を旅します。 ハワイのいくつかの特定の島々に巣を作り、繁殖するためだけに陸地に戻ったこれらの遠洋の鳥は、1967年以来絶滅危species種のリストに載っていましたが、主に赤道とアラスカの間に広がる広大な北太平洋の迷走路です。アリューシャン列島。
このように、彼らは気候変動、産業漁業慣行、および他の自然と人間と影響が太平洋にどのように影響しているかを理解するために働いている科学者を排除する巨大な生態系内の広範囲の種です。 現在、これらの鳥の骨は、2, 000年ほど前のものですが、科学者にこの海洋の過去の生態系へのユニークな窓を提供し、その現在をよりよく理解し、将来を検討するためのベースラインデータを提供します。
Proceedings of the Royal Society Bに掲載された最近の研究の結果は、骨の化学の洗練された検査が北太平洋の食物網の変化をどのように確認するかを示しています。巨大なシロナガスクジラにとって最も微細なプランクトン。 本質的に、骨は科学者たちに、過去100年間でミズナギドリの食物連鎖が短くなったことを伝えています。
方法と理由は明確ではありませんが 、種が食物連鎖のどこで食べているかを理解することは、彼らが食べるものと同じくらい重要であり、長期的な観点からはさらに重要です。
したがって、この情報と、科学者が骨自体を調べるために使用している新しい方法は、これらの質問に答え始める方法を提供しています。
「このエコシステムで大きな変化が起きており、それらの変化の速さと大きさを測定する方法がない場合、リソースを管理するのは困難です。 研究の共著者であるスミソニアン国立自然史博物館の研究動物学者であり鳥のキュレーターであるヘレン・ジェームズは、次のように述べています。 。
これらの骨の多くは、自然史博物館や他の博物館、最近の鳥からのもので、科学者は数千年前から現在までの非常に貴重な長期物語を語ることができます。
「この種のデータのベースラインを取得したら、将来のサンプリングを継続することは、生態系のストレスの兆候を検出するのに最適な方法です」とジェームズは言います。
スミソニアン国立自然史博物館のコレクションに保管されているハワイのミズナギドリの考古学的な骨と頭蓋骨（左）と現代の頭蓋骨（右）。 考古学的な骨は約2世紀前のものです。 （ブルターニー・M・ハンス） 
200年前のペトラル（上）と現代の標本（下）の骨と頭蓋骨の生化学的信号は、海洋食物網の長期にわたる大規模な変化に関する貴重な洞察を提供します。 （ドナルドE.ハルバート） 
「これらの博物館の標本は、過去について提供できる情報で注目に値します」とヘレン・ジェームズは言います。 （ドナルドE.ハルバート） 食物連鎖はかなり直線的でシンプルに見えます。 それらは食物網内の種特有の摂食経路です。 たとえば、サメはマグロを食べます。マグロはブダイを食べ、サンゴを食べ、植物プランクトンを食べました。 種が食物連鎖のどこで食べるかを知ることは重要であり、科学者はそれを栄養レベルと呼ばれるものに基づいて定義します。
レベル1は、光を使用して食物を光合成および生産する生産者です。 これらは主に植物プランクトンであり、海洋食物網全体とその無数の連鎖の基盤を形成しています。 レベル2では、動物プランクトン、クラゲ、ウニなどの小さな放牧動物や、ブダイやアオウミガメなどの大型動物が日和見的に放牧されています。 レベル3は、イワシ、メンハーデン、および草食動物を食べる他の種のような小さな肉食動物で構成され、主にレベル4の種の餌としての役割を果たします。小さな肉食動物を食べます。
食物連鎖は動物ごとに異なりますが、それらははるかに大きな食物網内で相互接続されているため、ある動物の食物連鎖に何が起こるかは、常に網のどこかで変化を引き起こします。
たとえば、特定の地域でこのサメのフィンニングの練習がこのレベル4の捕食者の人口を使い果たした場合、サメの食物連鎖のさらに下の動物はより豊富になります（食べるサメが減ります）。
突然、彼らはその下の動物をより多く食べています。 サメの食物連鎖に接する種は、サメとは何の関係もないように見えますが、より大きな摂食圧で突然姿を消す小動物に依存しているため、食物源が破壊され、より低い場所で種を食べることを余儀なくされる可能性があります栄養段階。 これは事実上、栄養の変化です。種の食物連鎖の長さが変化しました。
そして、これはハワイのミズナギドリの骨の化学が北太平洋で明らかにしていることです。 2013年、ジェームズと他の科学者は、ハワイの特定の島でのみ繁殖するため、種のあらゆる繁殖集団の骨を研究することでこの問題に最初に取り組みました。
「それぞれのミズナギドリは北太平洋上を非常に遠くまで飛んでおり、道に沿って餌を与え、その窒素を食事中の骨に含まれるタンパク質にゆっくりと取り込みます」とジェームズは言います。 「ドローンがこの広大な地域に放出され、体系的に海の食物網のサンプルを採取して海中を飛行したと想像してください。 ミズナギドリ（またはドローン）が死んだ後、その摂食習慣に関する情報は、その骨の中に数百年または数千年保存されます。 これらの骨を見つけて、そこからタンパク質を抽出できれば、海洋食物網が広範囲にわたってどのように変化したかについての予想外のデータ源があります。
科学者は鳥が何を食べたのかを正確に知ることはできません。もちろん、特定の種類の情報を骨に保存することはできません。 しかし、骨内の化学的性質を調査することにより、彼らは鳥が食べた食物の化学的性質を決定し、これにより変化が起こったかどうかを知ることができます。
「食物を化学物質レベルで見ると、鳥の食物連鎖について何かを伝えることができる単一の化学物質番号があります。昨日鳥が食べたもののリストがあっただけでは得られませんでした」とジェームズは言います。 「したがって、長期的な傾向を確認したい場合、この化学物質の特徴を確認することには大きな利点があります。」
2013年の研究では、科学者は、ある生物が別の生物を食べると累積的かつ予測可能に組み込まれる窒素を調べ、過去100年以内に種全体が窒素同位体の減少を示したことを発見しました。 これは、鳥の食物連鎖が短くなったことを示しています。 鳥の食物連鎖のどこかで、動物はより低い栄養レベルで食べていました。
現在の研究では、科学者は方法論を改良して、2013年の研究が他の人のように食物連鎖の底の窒素の化学によって引き起こされる変化ではなく、鳥の食物連鎖の変化を実際に明らかにしたことを決定したかったと主張していた。 今回、彼らは2つの特定のアミノ酸とそれらの窒素同位体の関係に注目しました。それらは一緒に取られたとき、その特定の鳥の食物連鎖の長さを示すことができます。
このより正確な方法により、現代のミズナギドリの食物連鎖は古代のものよりも短いことが確認されました、とジェームズは言います。
「ミズナギドリに至る食物連鎖にはいくつかのステップがあり、どのステップで変化が起こったのかわかりません」と彼女は言います。 「彼らは同じ種の食物を食べていると考えられますが、それらの種は異なるものを食べています。」
最初の研究と同様に、この新しい研究は、1950年代初頭に太平洋で大規模に始まった産業漁業が、この変化の可能性のある原因として考えられるべきであることを示唆しています。
「大陸棚の多くの海域では、食物網を下に釣り上げるという現象があり、海から大量の大きな捕食魚を除去することがわかっています。 小さい捕食者はより豊富になり、食べなければなりません」とジェームズは言います。 したがって、人間と他の種の両方の平均漁獲量は小さくなる。
ミズナギドリの骨からの新しいデータは、魚の個体群の進行中の研究とモニタリングに情報を提供し、研究が非常に難しい巨大な海で何が起こったかをよりよく理解するのに役立ちます。
「私たちがそのストーリーに取り入れることができるのは、特に人間が海洋生態系に影響を与えていない場所に戻って、この質の高い履歴データです」とジェームズは言います。
今後、彼女と他の科学者は研究を拡大し、レイサンアルバトロスやニューウェルのシアウォーターを含む他の種に新しい研究の化学的方法論を適用しています。 ハワイのウミツバメのように、どちらもハワイ諸島に巣を作りますが、海のさまざまな地域で採餌します。これにより、海洋全体の傾向を調べるためのさらなる情報が得られます。 ニューウェルのミズナギドリは絶滅の危機に、しており、レイサンアホウドリは「ほぼ絶滅危ened種」と見なされています。
「これらの博物館の標本は、過去について提供できる情報で注目に値します」とジェームズは言います。 「これらにより、海洋生態学について本当に予期しないことを学ぶことができます。」
