Pentru majoritatea vieții sale rătăcitoare, petrelul hawaian este un mister, călătorind într-un loc misterios. Revenind la aterizare - la câteva insule specifice din Hawaii - doar pentru a cuibărit și a se reproduce, aceste păsări pelagice, care sunt pe lista de specii pe cale de dispariție din 1967, sunt în primul rând vagabunde din nordul Oceanului Pacific, o vastă întindere între ecuator și Alaska Insulele Aleutiene.
Ca atare, ele sunt o specie largă într-un ecosistem enorm care evită oamenii de știință care lucrează pentru a înțelege modul în care schimbările climatice, practicile de pescuit industrial și alte influențe naturale și umane afectează Oceanul Pacific. Acum, oasele acestor păsări - unele vechi de 2.000 de ani - oferă oamenilor de știință o fereastră unică în trecutul ecologic al acestui ocean, precum și date de bază din care să înțeleagă mai bine prezentul său și să ia în considerare viitorul său.
Rezultatele unui studiu recent, publicat în Proceedings of the Royal Society B, arată cum o examinare rafinată a chimiei oaselor confirmă o schimbare a rețelei alimentare din nordul Pacificului - rețeaua complexă, interconectată de lanțuri alimentare care susține fiecare specie din cel mai microscopic plancton până la balena albastră gigantică. În esență, oasele spun oamenilor de știință că lanțul alimentar al animalelor a crescut în ultimii 100 de ani.
Cum și de ce nu este clar, dar înțelegerea locului în care o specie mănâncă într-un lanț alimentar este la fel de critică - și din perspectivă pe termen lung, chiar mai importantă - decât ceea ce mănâncă.
Așadar, aceste informații și noile metode pe care oamenii de știință le folosesc pentru a interoga oasele în sine, oferă o modalitate de a începe să răspundă la aceste întrebări.
„Dacă schimbările majore au loc în acest ecosistem și nu avem cum să măsurăm cât de rapid și cât de mari sunt aceste schimburi, atunci ne este greu să gestionăm resursa. Ne este greu să prezicem dacă ar putea exista un punct de înclinare în care s-ar putea produce schimbări chiar mai mari ”, spune Helen James, un zoolog de cercetare și curator de păsări de la Smithsonian’s National Museum of Natural History, care este coautor al studiului. .
Aceste oase, multe dintre ele de la Muzeul de Istorie Naturală și alte muzee, precum și de la păsări recente, permit oamenilor de știință să spună o poveste de neprețuit pe termen lung, care datează de acum mii de ani și până în prezent.
„După ce ai o bază în acest tip de date, continuarea eșantionării în viitor poate fi o modalitate excelentă de a detecta semnele stresului ecosistemului”, spune James.
Oase și craniu arheologic (stânga) și un craniu modern (dreapta) al petrelului hawaian ținut în colecțiile Muzeului Național de Istorie Naturală din Smithsonian. Oasele arheologice au aproximativ două secole. (Brittany M. Hance) 
Semnalele biochimice din oase și cranii ale Petralelor vechi de 200 de ani (de sus) și exemplarele moderne (de jos) pot oferi o informație valoroasă asupra schimbărilor la scară largă din pânzele de alimente oceanice de-a lungul timpului. (Donald E. Hurlbert) 
„Aceste exemplare de muzeu sunt remarcabile pentru informațiile pe care le pot oferi despre trecut”, spune Helen James. (Donald E. Hurlbert) Lanțurile alimentare par destul de liniare și simple; ele sunt căile de mâncare specifice unei specii în cadrul rețelei alimentare. De exemplu, un rechin mănâncă un ton, care a mâncat papagal, care a mâncat un coral, care a mâncat un fitoplancton. În cazul în care speciile mănâncă într-un lanț alimentar este important de știut, iar oamenii de știință o definesc pe baza a ceea ce se numesc niveluri trofice.
Primul nivel sunt producătorii, care folosesc lumina pentru a fotosinteza și produce alimente; acestea sunt în primul rând fitoplancton, care constituie fundamentul întregii pânze alimentare oceanice și a lanțurilor sale numeroase. La nivelul doi, ierbivorele - animale mici de pășunat, cum ar fi zooplancton, meduze, arici de mare, precum și animale mai mari, cum ar fi papagal și broaște țestoase verzi - se deplasează prin mare, pășunând ocazional. Nivelul trei este alcătuit din carnivore mici precum sardine, menhaden și alte specii care se hrănesc cu ierbivore și servesc în principal ca hrană pentru speciile de la nivelul patru, prădătorii de vârf incluzând pești mari, mamifere și păsări - precum petrelele hawaiene - care mănâncă carnivorele mai mici.
Deși lanțurile alimentare sunt distincte pentru fiecare animal, deoarece sunt interconectate în mașina mult mai mare, ceea ce se întâmplă cu lanțul alimentar al unui animal va provoca invariabil o schimbare în altă parte a rețelei.
Dacă, de exemplu, practica rechinilor fină epuizează populația de la acest nivel patru prădător într-o anumită zonă, animalele mai departe în lanțul alimentar al rechinilor vor deveni mai abundente (mai puțini rechini să le mănânce).
Deodată, ei mănâncă mai multe dintre animalele de sub ele. Speciile tangențiale cu lanțul alimentar al rechinilor, care par să nu aibă nicio legătură cu rechinii, dar depind de animalele mai mici, care dispar brusc sub mai multă presiune de hrănire, își vor vedea sursele de hrană perturbate și pot fi, de asemenea, obligate să mănânce specii la un nivel mai mic nivel trofic. Aceasta este, de fapt, o schimbare trofică - lungimea lanțului alimentar al speciei s-a schimbat.
Și acest lucru este ceea ce dezvăluie chimia oaselor petrelor din Hawaii în Pacificul de nord. În 2013, James și alți oameni de știință au abordat pentru prima dată această întrebare studiind oasele fiecărei populații de reproducție a speciei - realizabile, deoarece acestea cresc doar pe anumite insule din Hawaii.
„Fiecare petrel zboară pe distanțe mari peste nordul Oceanului Pacific, hrănindu-se pe parcurs și încorporând încet azot din dieta sa în proteina din oasele sale”, spune James. „Imaginați-vă că am avut o dronă și l-am eliberat peste această zonă vastă și a zburat peste ocean luând mostre de pe pânza alimentară într-un mod sistematic. După ce petrelul (sau drona) moare, informațiile despre obiceiurile sale de hrănire sunt păstrate timp de sute sau mii de ani în interiorul oaselor sale. Dacă putem găsi acele oase și extragem proteine din ele, avem o sursă neașteptată de date despre cum s-au schimbat rețelele de alimente oceanice pe scară largă, de-a lungul timpului. "
Oamenii de știință nu pot ști exact ce au mâncat păsările - acest tip de informații specifice, desigur, nu pot fi stocate în oase. Dar, interogând chimia din oase, ei pot determina chimia alimentelor pe care păsările le-au mâncat și, prin aceasta, vedeți dacă s-a întâmplat o schimbare.
„Privind produsele alimentare la nivel chimic, putem ajunge la un singur număr chimic, care spune ceva despre lanțul alimentar al păsărilor, pe care nu l-ai putea avea dacă ai avea doar o listă cu ceea ce a mâncat pasărea ieri”, spune James. . „Deci, există un avantaj real să privim această semnătură chimică dacă doriți să analizați tendințele pe termen lung.”
În studiul din 2013, oamenii de știință au examinat azotul, care este încorporat cumulativ și previzibil atunci când un organism mănâncă altul și au constatat că întreaga specie a arătat o scădere a izotopilor de azot în ultimii 100 de ani. Aceasta a indicat că lanțul alimentar al păsărilor a devenit mai scurt; undeva în lanțul alimentar al păsărilor, animalele mâncau la un nivel trofic mai mic.
În cadrul studiului actual, oamenii de știință au dorit să-și perfecționeze metodologia pentru a determina că studiul din 2013 a dezvăluit într-adevăr o schimbare în lanțul alimentar al păsărilor, nu o schimbare cauzată de chimia azotului din partea inferioară a lanțului alimentar, așa cum sunt alții certase. De această dată, ei au analizat relația dintre doi aminoacizi specifici și izotopii lor de azot, care, atunci când sunt luați împreună, pot indica lungimea lanțului alimentar al acelei păsări.
Această metodă mai precisă a confirmat că lanțul alimentar modern de petreluri este mai scurt decât cel antic, spune James.
„Există mai mulți pași în lanțul alimentar care duce la petrel și nu știm la ce pas s-a produs schimbarea”, spune ea. „Este de conceput că ei mănâncă aceeași specie de mâncare, dar acele specii mănâncă ceva diferit.”
Ca și în primul studiu, noul studiu sugerează că pescuitul industrial, care a început pe scară largă în Pacific la începutul anilor '50, trebuie considerat ca o posibilă sursă a acestei schimbări.
„Știm că, pentru o mulțime de zone marine continentale, există acest fenomen de pescuit pe pânza alimentelor - eliminând din ocean o mulțime de pești prădători mari. Prădătorii mai mici devin mai abundenți și trebuie să mănânce ”, spune James. Astfel, dimensiunea medie a capturii devine mai mică, atât pentru oameni, cât și pentru alte specii.
Noile date din oasele petrelor vor ajuta la informarea studiilor în curs de desfășurare și a monitorizării populațiilor de pești, pentru a ajuta să înțeleagă mai bine ce s-a întâmplat în enormul ocean care este atât de dificil de cercetat.
„Ceea ce suntem capabili să aducem în această poveste este aceste date istorice de bună calitate, mai ales care se întorc la locul în care oamenii nu aveau niciun efect asupra ecosistemului oceanic”, spune James.
Mergând înainte, ea și alți oameni de știință își extind cercetările și aplică metodologia chimică a noului studiu la alte specii, inclusiv albatrosul Laysan și coada de forfecare a lui Newell. Ambele, ca și petrelul hawaian, cuibăresc în arhipelagul hawaian, dar se hrănesc în diferite regiuni ale oceanului, ceea ce va oferi informații suplimentare pentru a examina tendințele la nivelul oceanului. Apa de forfecare a Newell este pe cale de dispariție, în timp ce albatrosul Laysan este considerat „aproape amenințat”.
„Aceste exemplare de muzeu sunt remarcabile pentru informațiile pe care le pot oferi despre trecut”, spune James. „Ne permit să învățăm unele lucruri cu adevărat neașteptate despre ecologia oceanelor.”
