Po většinu svého putování je havajský ropa záhadou, která cestuje po tajemném místě. Tyto pelagické ptáky, kteří jsou na seznamu ohrožených druhů od roku 1967, se vracejí na pevninu - na několik specifických ostrovů na Havaji - především vagabondů severního Tichého oceánu, což je obrovská rozloha mezi rovníkem a Aljaškou. Aleutské ostrovy.
Jako takové jsou rozsáhlým druhem v obrovském ekosystému, který uniká vědcům, kteří se snaží pochopit, jak změna klimatu, průmyslové rybolovné praktiky a další přírodní a lidské vlivy ovlivňují Tichý oceán. Nyní kosti těchto ptáků - někteří ve věku 2 000 let - poskytují vědcům jedinečné okno do ekologické minulosti tohoto oceánu, jakož i základní data, ze kterých lépe pochopí jeho současnost a zváží její budoucnost.
Výsledky nedávné studie zveřejněné ve Sborníku královské společnosti B ukazují, jak rafinované zkoumání chemie kostí potvrzuje posun potravního webu v severním Pacifiku - složitou, vzájemně propojenou síť potravinových řetězců, která udržuje každý druh před nejvíce mikroskopický plankton k obrovské modré velrybě. Kosti v podstatě vědcům říkají, že potravinový řetězec ropy se za posledních 100 let zkrátil.
Jak a proč to není jasné, ale pochopení toho, kde druh jedl v potravním řetězci, je stejně důležité - az dlouhodobého hlediska ještě důležitější - než to, co jedí.
Tyto informace a nové metody, které vědci používají k výslechu samotných kostí, tedy poskytují způsob, jak začít odpovídat na tyto otázky.
„Pokud v tomto ekosystému dochází k zásadním změnám a nemůžeme měřit, jak rychle a jak velké jsou tyto směny, je pro nás obtížné tento zdroj spravovat. Je pro nás těžké předpovídat, zda by mohlo dojít k bodu zvratu, kde by mohly nastat i větší změny, “říká Helen James, výzkumná zoologka a kurátorka ptáků v Smithsonianově Národním muzeu přírodní historie, která je spoluautorem studie .
Tyto kosti, mnoho z nich z Natural History Museum a dalších muzeí, stejně jako z nedávných ptáků, umožňují vědcům vyprávět neocenitelný dlouhodobý příběh, který se datuje před tisíci lety do současnosti.
„Jakmile budete mít základní údaje o tomto druhu dat, bude pokračovat ve vzorkování do budoucnosti skvělým způsobem, jak odhalit známky stresu v ekosystému, “ říká James.
Archeologické kosti a lebka (vlevo) a moderní lebka (vpravo) havajského petrelu se konaly ve sbírkách Smithsonianova Národního muzea přírodní historie. Archeologické kosti jsou staré asi dvě století. (Bretaň M. Hance) 
Biochemické signály v kostech a lebkách 200letých Petralů (nahoře) a moderních vzorků (dole) mohou poskytnout cenný vhled do rozsáhlých posunů v sítích pro mořské plody v průběhu času. (Donald E. Hurlbert) 
"Tyto exempláře muzea jsou pozoruhodné informacemi, které mohou poskytnout o minulosti, " říká Helen James. (Donald E. Hurlbert) Potravinové řetězce se zdají spíše lineární a jednoduché; jsou to druhově specifická stravovací cesta v potravním webu. Například, žralok jí tuňáka, který jedl papouška, který jedl korál, který jedl fytoplankton. Tam, kde druhy jedí v potravním řetězci, je důležité vědět, a vědci to definují na základě toho, co se nazývá trofická úroveň.
První úroveň jsou výrobci, kteří používají světlo k fotosyntéze a výrobě potravin; jedná se především o fytoplankton, který tvoří základ celého oceánského potravinového webu a jeho nesčetných řetězců. Na druhé úrovni se přes moře pohybují býložravci - drobná pasoucí se zvířata, jako je zooplankton, medúza, mořské ježky, stejně jako větší zvířata, jako je papoušek a zelené želvy, a příležitostně se pasou. Třetí úroveň je tvořena malými masožravci, jako jsou sardinky, menhaden a další druhy, které se živí býložravci a slouží především jako potrava pro druhy na úrovni čtyři, hlavní predátoři včetně velkých ryb, savců a ptáků - jako havajské ropy - které jíst menší masožravci.
Přestože potravinové řetězce jsou pro každé zvíře odlišné, protože jsou vzájemně propojeny v mnohem větší potravinové síti, to, co se stane s potravinovým řetězcem jednoho zvířete, způsobí vždy posun jinde na webu.
Pokud například praktikování žraločích plutví vyčerpá populaci tohoto predátora úrovně čtyři v určité oblasti, budou zvířata dále v potravinovém řetězci žraloků hojnější (méně žraloků je sníst).
Najednou jedí více zvířat pod nimi. Druhy tangenciální pro potravinový řetězec žraloků, které, jak se zdá, nemají nic společného se žraloky, ale závisí na menších zvířatech, která náhle mizí pod větším tlakem krmení, uvidí jejich zdroje potravy narušené a mohou být také nuceni jíst druhy při nižším tropická úroveň. Toto je ve skutečnosti trofický posun - délka potravinového řetězce druhu se změnila.
A to je to, co odhaluje chemie havajských kostí v severním Pacifiku. V roce 2013 James a další vědci poprvé přistoupili k této otázce studováním kostí každé chovné populace tohoto druhu - proveditelné, protože se chovají pouze na konkrétních ostrovech na Havaji.
"Každý ropa letí velkou vzdálenost přes severní Tichý oceán, krmí se po cestě a pomalu začleňuje dusík ze své stravy do bílkovin v kostech, " říká James. "Představte si, že jsme měli dron a propustili ho přes tuto obrovskou oblast, a letěl přes oceán systematickým způsobem odebírající vzorky potravinářské sítě." Poté, co ropa (nebo dron) zemře, jsou informace o jejích stravovacích návycích uchovány po stovky nebo tisíce let uvnitř jejích kostí. Pokud dokážeme tyto kosti najít a extrahovat z nich proteiny, máme neočekávaný zdroj údajů o tom, jak se webové stránky pro mořské plody v průběhu času měnily v širokém měřítku. “
Vědci nemohou přesně vědět, co ptáci jedli - tento konkrétní druh informací samozřejmě nelze uložit do kostí. Ale vyšetřováním chemie v kostech mohou určit chemii potravin, které ptáci jedli, a skrze to zjistit, zda došlo ke změně.
"Když se podíváme na jídlo na chemické úrovni, můžeme se dostat k jedinému chemickému číslu, které říká něco o potravním řetězci ptáků, což byste nemohli mít, kdybyste měli jen seznam toho, co pták včera snědl, " říká James . "Takže, pokud se chcete podívat na dlouhodobé trendy, existuje skutečná výhoda při pohledu na tento chemický podpis."
Ve studii z roku 2013 vědci zkoumali dusík, který je kumulativně a předvídatelně začleněn, když jeden organismus požívá jiný organismus, a zjistili, že u všech druhů došlo v posledních 100 letech k poklesu izotopů dusíku. To naznačovalo, že potravní řetězec ptáků se zkrátil; někde v potravním řetězci ptáků jedla zvířata na nižší trofické úrovni.
V současné studii chtěli vědci upřesnit svou metodologii, aby určili, že studie z roku 2013 skutečně odhalila posun v potravním řetězci ptáků, nikoli změnu způsobenou chemií dusíku na spodku potravinového řetězce, jako ostatní argumentoval. Tentokrát se podívali na vztah mezi dvěma specifickými aminokyselinami a jejich izotopy dusíku, které, pokud jsou vzaty dohromady, mohou naznačovat délku potravinového řetězce tohoto specifického ptáka.
Tato přesnější metoda potvrdila, že moderní potravinový řetězec ropných látek je kratší než ten starý, říká James.
"V potravinovém řetězci vede k ropě několik kroků a my nevíme, ve kterém kroku došlo ke změně, " říká. "Je možné, že jedí stejný druh jídla, ale tyhle druhy jedí něco jiného."
Stejně jako v první studii nová studie naznačuje, že průmyslový rybolov, který začal ve velkém měřítku v Tichomoří na počátku 50. let, musí být považován za možný zdroj této změny.
"Víme, že v mnoha mořských oblastech kontinentálního šelfu existuje tento jev, který loví potravní pavučinu - odstraňuje mnoho velkých dravých ryb z oceánu." Menší predátoři jsou hojnější a musí jíst, “říká James. Průměrná velikost úlovku se tak zmenší, jak u lidí, tak u jiných druhů.
Nové údaje z ropných kostí pomohou informovat o probíhajících studiích a sledování populací ryb, aby lépe porozuměly tomu, co se stalo v obrovském oceánu, který je tak náročné na výzkum.
"To, co jsme schopni přenést do tohoto příběhu, jsou tato kvalitní historická data, zejména vracející se tam, kde lidé neměli žádný vliv na oceánský ekosystém, " říká James.
Do budoucna rozšiřují ona a další vědci svůj výzkum a aplikují chemickou metodologii nové studie na další druhy, včetně Laysan albatros a Newellovu střihovou vodu. Oba, stejně jako havajský ropný hnízdo, hnízdí v havajském souostroví, ale pícniní v různých oblastech oceánu, což poskytne další informace k prozkoumání trendů v celé oceánu. Newellova střižná voda je ohrožena, zatímco Laysanský albatros je považován za „téměř ohrožený“.
"Tyto exempláře muzea jsou pozoruhodné informacemi, které mohou poskytnout o minulosti, " říká James. "Umožňují nám naučit se několik opravdu neočekávaných věcí o mořské ekologii."
