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皇帝ペンギンを数える複雑な計算

上からは、小さな黒と白の置物に似ており、定位置に凍結され、過去の世界に属します。 皇帝ペンギンは、多くの点で異世界のものであり、地球上で最も厳しい冬を乗り切るために進化してきました。 ヘリコプターの窓の外に配置された400ミリメートルのズームレンズを通して、つがいのペアは、氷のほこりだらけの棚に雪がちりばめられたアンティークの磁器の塩入れのように見えます。

南極大陸は弱い人向けではありません。 百年の間、探検家と生物学者はその残虐性に魅了されてきました。 したがって、大陸の容赦ない冬を越えて繁殖しようとする唯一の種に魅了されることは理にかなっています。 私たちは、銀幕でのクロジエ皇帝ペンギンのコロニーの行進、勝利、卵の突破を追ってきました。 10年間、私たちの衛星は、雲のない日と軌道が一致する53の既知のコロニーの写真を撮ってきました。 現在、宇宙からのこれらの画像が、世界に残っている皇帝ペンギンの数を初めて知ることができるかどうかを確認するために、国際的な取り組みが結集しています。

ペンギンアイビュー 2018年10月29日にクロジエ岬で皇帝ペンギンの大人と雛。(Sara Labrousse / David Iles)

「皇帝ペンギンの個体群について私たちが知っていることのほとんどは、よく研究された少数のコロニーから来ています。実際、ほとんどの個体群がどのように活動しているかはわかりません」と、マサチューセッツ州ウッズホール海洋研究所のポスドク研究員、デイブ・イルズは言います。 「しかし、衛星データはそれを完全に変えるでしょう。」

Ilesは、衛星から撮影した高解像度画像を使用して、どのコロニーが成長しており、どのコロニーが崩壊する可能性があるかを追跡できるかどうかをテストする科学者チームの一部です。 世紀末までに海氷の広範囲にわたる減少を予測する気候モデルに従って、予想される皇帝ペンギンの減少は非常に劇的であるため、一部の専門家はそれらを絶滅危ies種法にリストしようとしています。 しかし、これを行うには、すべての最後の鳥を手で数える国際的な協力が必要になります。

海洋科学の助教授であるミシェルラルーは、米国のマクマード南極研究ステーションで担当しています。 彼女は最近、ミネソタ大学からニュージーランドのカンタベリー大学に移り、一部は南極港に近づきました。 ラルーは皇帝ペンギンの堂々とした存在感で穏やかに感じます。 彼女は、南極の生息地データをミネソタのデスクからマッピングする仕事を、ウェッデルアザラシやアデリーペンギン(皇帝の小さくて愚かないとこ)を含む南極の最もカリスマ的な獣を監視するキャリアに変えました。 7回目となる南極大陸へのこの旅で、ラルーはチームを編成し、ヘリコプターから撮影された皇帝ペンギンのコロニーの画像を、衛星によってはるか上から撮影されたものと一致させるのを手伝いました。 遠征隊は、マクマード基地近くのロス海沿いの7つのコロニーを訪問し、最も近いコロニーを5回数えて、ペンギンの数が日々変動する量を測定しました。

「初めて、エンペラーペンギンの数と、10年間でこれらの個体数がどのように変化したかを経験的に述べることができるようになります」とLaRue氏は言います。 「今日まで、行われた作業はすべてモデリングでした。」

チーム チーム写真:LからR、ミシェルラルー、レオサラス、パイロットジェシークレイトン、副操縦士クリスヒルバート、ミシェルレイシー、デイブイルズ、サララブラス。 (マクマード研究ステーション)

マサチューセッツ州のウッズホール海洋学研究所に戻ると、モデルの背後にいる女性は、気候変動に対する動物個体群の反応を研究するフランスの海鳥生態学者、Stef Jenouvrierです。 彼女と同じくフランスのポスドク研究員であるサララブルスは、ラルー、イルズ、ポイントブルーコンサベーションサイエンスの量的生態学者であるレオナルドサラスとチームを組み、衛星画像からの10年間のデータと動物の個体数の経時変化の生態学的モデルを組み合わせました。 彼らの目標は、気候の変化に応じて氷が温まり、変化するにつれて、皇帝ペンギンがどのように運んでいるかをよりよく理解することです。

ジェノヴリエは、彼女はバードウォッチャーではなかったが、これらの神秘的な南極の鳥類に関するデータの入手可能性にプロジェクトに魅了されたと言います。 現在、ジュノーヴリエは夢中になっており、彼女はまた、シンクロナイズドスイミングの2012年のオリンピックライバルであるLabrousseに夢中になりました。

他の国際的な南極皇帝ペンギン研究チームと協力して、彼らは、皇帝ペンギンが氷の上を動き回って食物、暖かさ、仲間を見つける方法を明らかにし、これらの動物の残りの数を調べることを望んでいます。 2009年、コンピューターモデルは60万人の人口を推定しました。 彼らがどうやっているかを見る時です。

地図 マクマード南極研究ステーションの位置を含む南極の地図(左)とロス海沿いのムクマード近くの皇帝ペンギンのコロニーの地図(右)。 (画像はSara Labrousse提供)

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飛行初日、チームは、氷に覆われたひび割れに囲まれたクロジエ岬の植民地で一緒に撮った写真から、1, 536匹のペンギンを数えます。 IlesとLabrousseがヘリコプターの窓から写真を撮影し、Salasがメモを取り、LaRueが指示し、パイロットのJesse Claytonがコロニーの行動を妨げないように上空を旋回します。 次のカテゴリの2日間-強風と低視程ですべてのフライトが接地する場合-チームはピザを注文し、航空写真と衛星画像からペンギンの数を比較します。

Ilesは以前、氷結した地球の端で働いていました。 彼は8つの夏を過ごし、カナダのマニトバ州で気候変動に雪ガチョウがどのように反応するかを研究しながら、ホッキョクグマのホッキョクグマを白い岩と混ぜるという厄介な癖を見守っていました。 これは南極地域への彼の最初の旅行であり、2つの研究棟の間を歩いているときにコーヒーが凍ったのは初めてです。

南極大陸の規模を言葉で表すのは難しい、とイルズは言う。 マクマード基地の背後の活火山は、定期的に火の玉を空に吐き出します。 エベレストの救助パイロットでさえも威圧する気象システムで、13, 000フィートの山がそびえています。 そして、初期の探検家が残した100年前のアザラシの死体は、昨日切り開かれたように見え、その油性の内臓は氷の上にこぼれ、完全に保存されています。

ケープクロジャーペンギン チームは、ヘリコプターがコロニー上空を飛行する際に、400mmズームでさまざまな天使から撮影した何百もの画像をつなぎ合わせて、ケープクロジェエンペラーペンギンコロニーの完全な画像を作成しました。 (サララブラス)

南極大陸が一定に保持しているすべてのこと-その厳しい風、その冷酷な寒さ、広大でありながら致命的な冒険の約束-が存在するまさにそのプラットフォームは絶えず変化しています。 冬は3月から10月まで続きます。 夏の最後の日の出の後、ほとんどの研究者が北半球の春に本土の基地に戻ったとき、南極の気温は下がり、海面は凍り始めます。 まず、グリースアイスの薄い層として広がります。 その後、ベタベタした層が厚くなるにつれてパンケーキアイスが形成されます。 パンケーキのスタックは、流氷として海に運ばれるか、本土に押し込まれてパックアイスを形成します。これは、ヒョウアザラシ、ユキドリ、アデリーペンギンのような種が後の明るい月に戻ったときに生息地になります。 皇帝ペンギンは、パックアイスとファストアイスの両方、または浅い海底地形で海岸線に沿って形成される陸氷に依存しています。 地球の温度と海洋が温暖化するにつれて、この生息地はすべて溶けてしまう危険性があります。 しかし、南極では、それほど単純なものはありません。

「これまで、海氷の変化は確かに気候変動に起因するものではありませんでした」とJenouvrier氏は言います。 「南極の自然変動は非常に大きいため、気候変動の正確な影響を判断するのは困難です。海氷が溶けていることを知っている北極圏ほど明確ではありません。南極の天気パターンはより複雑です。」

「多くの異なるシステムが一緒に変化しています」とLabrousseは付け加えます。

海底 南極の海底。 (スティーブクラベッシュ)

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英国南極調査の保護生物学者であるフィルトラサンも、衛星画像を使用して皇帝ペンギンを追跡し、過去にラルーとジェノヴリエと協力しました。 彼は、マクマードから南極の反対側にある約2, 000マイル離れた英国研究基地近くのコロニーの数を数えています。 両方のグループは、トラサンが彼らを呼ぶように、「Emp研究者」のより広いネットワークの一部です。 昨年、彼の乗組員は、0度から19度の間の15の皇帝コロニーを監視するために高架飛行を行いました。

しかし、英国の駅に最も近い植民地は消滅しました。 これまでのところ、トラサンの乗組員は、海鳥の隣人に何が起こったのか説明できません。 彼は失われた植民地を探すために南極に戻りたいと思っていますが、ウェッデル海地域の植民地へのアクセスは困難です。 ペンギンは暖かさのために一緒に寄り添うことに依存しているため、減少するコロニーはしばしば投稿を放棄して近くの別のグループに参加します。 しかし、倫理的および実用的な理由から、ペンギンをGPSカラーで追跡することはできません。科学者は、消滅したコロニーがどうなったかを確実に知る方法がありません。

消失は、皇帝ペンギンの詳細な衛星画像マップが解決に役立つ可能性がある謎の1つです。 Empネットワーク内のすべての科学者が集計すると、54のペンギンコロニーのそれぞれに住んでいる個体の数と、時間の経過とともにコロニー間をどれだけ移動し、氷の世界を横断するときに他のグループと混ざり合うかに関するデータが得られます。

「少数のペンギンが大陸を飛び回るパターンで動くことは、実際に種全体を助けます」とトラサンは言います。 しかし、そのような変化は個々のコロニーの幸福を評価することを困難にします。

グループがより密集した暖かさのために結合できるようにすることに加えて、このコロニー交換行動はペンギンの遺伝学を多様化するのに役立ち、種全体が新しい条件に対してより堅牢になります。 Jenouvrierは、人口動態のモデルに遺伝情報を取り入れ始めたところです。 衛星画像が大陸のさまざまな場所にあるすべてのペンギンを説明できることを確認することで、彼女のモデルがペンギンの政策決定の指針となるバックボーンとなります。

トラサンは、絶滅危species種のリストを監督する国際自然保護連合(IUCN)のペンギン専門グループに所属しています。 それは複雑なプロセスであり、科学を正しくすることが最初のステップであり、政策オプションと種を絶滅危species種としてリストすることの利点を検討することが最初のステップであると彼は言います。 トラサンは、コロニー全体の消失に加えて、ペンギンが繁殖するファストアイスの範囲の減少を目撃しました。 しかし、彼はEmpネットワークの残りの部分からの数字を待ってから、種をリストするかどうかを決めています。

皇帝ペンギン テント島を訪れる皇帝ペンギン。 (ミシェルラルー)

ジョン・ホセバーは、より迅速な保護を好みます。 2004年以来、グリーンピースのProtect the OceansキャンペーンのディレクターであるHocevarは、海洋生態系を保護するための政府規制を待つ余裕はないと考えています。 南極半島は地球上の他のどの地域よりも早く温暖化しており、彼は皇帝ペンギンの未来が今行動を必要としていると言います。

「最大の懸念は気候変動と漁業です」とホセバーは言います。 「主要地域でオキアミが減少し始めています。同時に、オキアミを直接掃除機で掃除する産業施設があります。近くにオキアミがいなければ、ペンギンは本当に困ります。あなたがペンギンなら、もっと長く食べ物を見つけるために立ち去り、ひよこを捕食者に対して脆弱なままにしておくと、生存の可能性が悪くなります。」

Hocevarは、オキアミの状況を直接目にしました。 彼は昨年、南極大陸で氷海底で潜水艦を操縦し、新しい海洋保護区の候補地を調査していました。 ペンギンは、潜水艦の甲板での準備中にチームのボートを回った。 ホセバーが降りてくると、彼は鳥が氷のように澄んだ水の中をオキアミや魚を狩るのを見ていた。 下の暗い海で、彼のチームは、引き上げたすべての海底トロールにマイクロプラスチックを発見しました。これは、ペンギンに対する十分に研究されていない脅威であるとホセバーは考えています。

「ペンギンの保護、および他のすべての動物の解決策の一部は、一度使用して捨てることができるという考えから逃れることです」とHocevar氏は言います。 「本当に「離れていない」」

ボートとオキアミ 南極大陸、リビングストン島のサウスベイにある中国のロングテンオキアミ漁船(左)。 オキアミは南極の食物網の重要な構成要素であり、魚、クジラ、アザラシ、ペンギン、海洋無脊椎動物に食物を提供します(右)。 (左:クレジット・ポール・ヒルトン/グリーンピース右:クリスチャン・アスランド/グリーンピース)

Hocevarのグループは、衛星画像を使用して、海賊の漁業、森林破壊、および油流出を追跡しています。 彼は、衛星画像を使用したLaRueとJenouvrierの仕事が皇帝ペンギンの保全にどのように貢献するかについて楽観的です。 科学者が自信を持っている管理計画を作成するには、皇帝ペンギンがどれだけ残っているのか、個体数がどのように増えたり減っているのかといった基本的な質問を理解する必要があります。 過去には、54のコロニーすべてを監視するために移動するという非常に大きな実際的な課題と、南極条件の急速な変化の組み合わせが、これをMt. エレバスサイズのタスク。 衛星経由で変更をモデル化できることは、新しい希望をもたらします。

計算に取り組むために、LaRueはニューヨークのStony Brook UniversityにHeather Lynchを入隊させました。 リンチは、哺乳類の生存や樹状ネットワークの生物多様性パターンなど、保全生物学の謎の統計的応用を研究しています。 「エンプネットワーク」が54コロニーすべてのペンギンのカウントを終了すると、リンチは結果を再現するためにコンピューターを訓練しようとします。

「パイ・イン・ザ・スカイの目標は、ある時点で、このプログラムに画像をフィードできるようにすることであり、反対側では、ペンギンの数を教えてくれるでしょう」とラルーは言います。 軌道に目がなければ、そのようなカウントを最新に保つことはほぼ不可能です。

ペンギンを数える コンピューター画面上の画像からペンギンを数えます。 (サララブラス)

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将来のコンピューターや衛星が、私たちの助けなしにペンギンを数えることを企てたとしても、科学者は南極に旅してアルゴリズムが見逃している異常を観察する必要があります。 ケープクロジエエンペラーペンギンのコロニーを3度目に旋回している間、イルズは遠くの氷の上に暗いグアノのしみを見つけました。 以前の飛行で見逃した繁殖皇帝ペンギンの小さな前post基地であると考えていました。グアノ染色は上空からのコロニーの有用な指標であるため、パイロットに調査を依頼しました。 それは400のアデリーペンギンのグループであることが判明しました。これは一般的に岩山に住んでいて、氷の上にグアノの汚れを残すことは知られていません。

「私はすぐにアデリーペンギンの専門家に連絡し、「これは何ですか?これを見たことがありますか?」と尋ねました。 ラルーは言います。

岩の代わりに氷の上に住んでいるアデリーペンギンは1970年代に記録されていましたが、まれであり、そのような数で見られたことはありません。 彼らが航空写真をレビューしたとき、チームは氷の中に小さな窪みがあり、均等に間隔が空いており、営巣活動を示唆しています。 氷上のグアノ染色は皇帝コロニーの存在を示すと想定されていたため、この発見はリンチのアルゴリズムを複雑にする可能性がありました。 現在、そのような汚れがアデリーペンギンに由来する可能性を考慮する必要があります。もっと知るために。

氷山のペンギン 皇帝とアデリーペンギンは、南極海で流氷を共有しています。 (ジリ・レザック/グリーンピース)

現在のところ、チームは必要なすべてのデータを入手しており、7つのターゲットコロニーすべてを正常に訪問し、5日間でクロジエ岬の鳥を数えています。 彼らは皇帝ペンギンの個体群のモデルの日々の変動を説明するために情報を使用します。 氷の冒険が終われば、科学的な面倒がたくさんあります。

「外に出て見るのは本当に良かったです」とLabrousseは言います。「通常はコンピュータで衛星画像を見るだけだからです。」

今後数年間、チームは写真で磁器の置物を集計し続けますが、リンチはカウントのためにコンピューターを訓練しますが、トラサンはIUCN海鳥専門家会議への呼び出しを待ち、南極の氷が溶けてから再び凍結して油を注いで、パンケーキ、その後、氷を詰めると、皇帝ペンギンはいつものように冬の吹雪の中でひなを上げ続けます。 その間、Hocevarは、石炭を再生可能エネルギーに置き換え、漁港を海洋保護区に、使い捨てプラスチックを再利用可能な容器に置き換える努力により、皇帝ペンギンが広大なケープクロジエの氷の割れ目に寄り添うのを発見できる可能性を高めることを示唆しています年。

南極保存法許可番号2019-006で撮影された皇帝ペンギンのすべての研究写真。

皇帝ペンギンを数える複雑な計算