Погода меняется не только от сезона к сезону, но и от года к году. Там, где я живу в Миннесоте, до конца года у нас было всего несколько дней мороза, а январь, обычно самый холодный месяц года, был относительно приятным. Но в другой год у нас могут быть дни минусовой погоды в течение зимы. Человеку трудно обнаружить изменение климата в таких масштабах, хотя глобальные измерения температуры ясно показывают, что планета нагрелась.
Но время от времени происходит что-то, что демонстрирует долгосрочную тенденцию, которую мы можем увидеть и измерить более прямо. Например, Министерство сельского хозяйства США недавно выпустило новую версию своей «Карты зоны устойчивости растений». Если вы садовник в Соединенных Штатах, вы, вероятно, уже знаете об этой карте; его зоны используются для определения того, какие виды растений можно выращивать на открытом воздухе в вашем районе, предполагаемые даты последнего убийственного мороза весной и первого убийственного мороза осенью. Это, по крайней мере, второй раз в моей памяти, когда эта карта была перерисована с перемещением всех зон на север, отражая потепление планеты таким образом, что каждый садовник может наблюдать и понимать.
Однако не все глобальные изменения климата являются простым потеплением. Глобальное потепление вызывает изменения в океане и атмосферной циркуляции. Западные ветры в южной части Тихого океана сместились на юг к полюсу и стали более интенсивными. Недавнее исследование в области естественных наук показало, что модели выкармливания странствующих альбатросов ( Diomedea exulans ) на островах Крозе изменились в результате глобального потепления таким образом, что, похоже, им это выгодно сейчас, но, вероятно, это навредит им в будущем.
Альбатросы - представители Procellariiformes отряда птиц, также известные как «тубенозы» из-за трубчатых «ноздрей» на их клювах. Существует около 170 видов птиц этого вида, включая буревестников, буревестников, штормовых буревестников, ныряющих буревестников и альбатросов. Обычно говорят, что океан - последняя великая граница на земле, и это, вероятно, верно. Поэтому неудивительно, что Procellariiformes являются одними из «последних великих рубежей» исследований птиц и птиц. Поскольку тубенозы проводят почти все свое время в море, их трудно изучать. Они приходят на землю только для размножения, и даже тогда, как правило, на отдаленных островах. Они настолько полны решимости находиться в воздухе над океаном или плавать на поверхности моря, что большинство членов этого ордена вообще не могут ходить. Одна группа тубенозов обладает способностью стрелять потоком ядовитой жидкости (из ее кишки) в потенциальных хищников, что является интересной адаптацией к неспособности встать и клюнуть на злоумышленников, пытающихся съесть яйцо или птенца. (См. Этот пост для получения дополнительной информации о тубенозах и обзора превосходной недавней книги по тубенозам Северной Америки.)
Пожизненные пары спарившихся альбатросов поселяются в местах гнездования в течение сезона размножения, чтобы откладывать и инкубировать яйца, высиживать их и ухаживать за молодыми. Места гнездования являются общими, поэтому пара гнездящихся птиц не может оставить свое яйцо или птенца в покое, пока они выходят на поиски еды - собратья-альбатросы в той же колонии рассматривают неохраняемые яйца или птенцов как бесплатные закуски. Спрос на корм увеличивается по мере того, как птенец растет и требует все больше и больше морепродуктов каждый день, но время, доступное для кормления, остается на уровне 50 процентов от нормального, поскольку два родителя должны разделить обязанность охранять гнездо и искать пищу. Кроме того, десятки или, возможно, сотни альбатросов из данной колонии кормятся в одной и той же общей зоне, поскольку все они стремятся к гнездам в одно и то же время. Это, вероятно, уменьшает общее количество пищи, которая доступна.
По всем этим причинам поиск пищи во время гнездования является стрессовой точкой в истории жизни альбатроса. Птицы добывают пищу, витая над океаном, используя ветер в качестве основной движущей силы, буквально вынюхивая источники пищи (у них отличные пахнущие способности). Поэтому характер океанических ветров должен иметь большое значение для их выживания, особенно в период размножения.
Что возвращает нас к изменениям в характере ветра из-за глобального потепления. Исследование Анри Веймерскирша, Мэйта Лузао, Софи де Гриссак и Карин Делорд предназначено стать классикой, потому что оно затрагивает последовательность логически связанных наблюдений, чтобы рассказать убедительную историю. Со своей стороны, я собираюсь использовать это в классе, чтобы продемонстрировать интересную науку при моей следующей возможности. Давайте пройдемся по этому шаг за шагом.
Разведение альбатросов явно затруднено, и неудача, скорее всего, распространена. Одним из признаков этого является тот факт, что странствующий альбатрос откладывает только одно яйцо за сезон. Большинство прибрежных и наземных птиц откладывают больше чем одну, и у многих видов их количество варьируется от года к году в зависимости от условий. Если блуждающий альбатрос откладывает только одно яйцо, то существует своего рода биологическое ожидание низкой вероятности успеха.
Для большинства птиц размер имеет значение. В пределах нормального диапазона для вида отдельные птицы растут больше при хороших условиях, и эти птицы лучше справляются в трудные периоды, потому что большое тело хранит больше резервов и обеспечивает более эффективную конкуренцию с другими птицами. Птица может вырасти большой и принести много пищи обратно в гнездо, только если кормление хорошее, а количество пищи, которое птица получает за день, представляет собой комбинацию времени (сколько времени он добывает) и количества пищи, доступной в среда.
Количество пищи, которую может получить альбатрос, частично зависит от общей площади океана, в которой каждый день проводится поиск, что, в свою очередь, зависит от скорости полета птицы. Поскольку альбатрос в большинстве случаев витает на ветру, это означает, что все зависит от таких факторов, как скорость и направление ветра. Исследование, которое мы рассматриваем сегодня, объединяет все эти вещи в элегантной демонстрации связи между климатом и трудной работой по производству детских альбатросов.
Бродячий альбатрос преодолевает огромные расстояния от мест их размножения, часто преодолевая расстояние более 1000 миль, прежде чем вернуться в гнездо, чтобы освободить своего товарища от службы охраны. Самцы добывают корм шире и южнее, чем самки, предпочитающие северные воды. В это время птицы используют ветер в качестве основной формы передвижения. Исследователи показали, что ветры в этом регионе увеличились в силе на измеримую величину из-за сдвигов, связанных с глобальным потеплением. Средняя скорость ветра возросла примерно на 10 процентов с 1990-х годов и по сегодняшний день. Это позволяет птицам перемещаться из зоны нагула в зону нагула быстрее, чем это возможно.
Общее время, необходимое альбатросам-самцам и самкам для завершения полного пути на заданное расстояние, уменьшилось на 20-40% с 1990-х годов до настоящего времени, и скорость, с которой наблюдаются птицы, летит. Примерно то же самое для женщин, хотя наблюдаемое увеличение скорости для мужчин не является статистически значимым. Это является прямым доказательством того, что время, затрачиваемое на добычу пищи, в нынешних условиях меньше, чем в недавнем прошлом, и можно сделать вывод, что это вызвано коррелированным увеличением скорости ветра.
За тот же период времени птицы стали больше. В 1990 году среднестатистическая женщина составляла около 7500 грамм, а к 2010 году женщины составляли около 8500 грамм. Мужчины увеличились примерно на тот же процент, с середины 9000 до примерно 10 500 грамм. Эти различия в массе отражаются не на габаритных размерах птицы, а на их весе. Это указывает на то, что в периоды, когда птицы в среднем меньше, многие недоедают.
Успешность размножения альбатроса значительно варьируется. Вероятность успешного запуска детского альбатроса из гнезда для 350 изученных пар колеблется от 50 до чуть более 80 процентов в зависимости от года (я пропускаю один действительно плохой год, когда показатель успеха составлял всего 25 процентов). За последние 40 лет, в течение которых, как считается, модели ветра изменились, как описано выше, «скользящее среднее» успеха размножения (принимая во внимание несколько лет вместе, чтобы ослабить естественные колебания) изменилось с примерно 65 процентов до примерно 75 процентов. Эти птицы действительно получают выгоду от изменений в характере ветра, вызванных глобальным потеплением.
Большинство изменений в погоде, характере ветра и дождя и других последствиях глобального потепления являются отрицательными, как показывает любой обзор литературы по этой теме за последнее десятилетие. Польза от этих птиц необычна. Но это также может быть временным. Исследователи, которые привели этот результат, говорят, что смещение ветров к полюсам, которые принесли более высокие образцы энергии на эти острова, вероятно, продолжится. По мере увеличения скорости ветра выгода, которую получат птицы, сначала будет снижаться, а затем начнет уменьшаться, так как чрезмерно ветренные условия вредны для альбатроса. Смещение западных ветров к югу от островов, вероятно, уменьшит жизнеспособность кормления в течение следующих нескольких десятилетий, потому что это облегчит птицам доступ в места с более низким качеством корма и, таким образом, уменьшит скорость получения пищи. Таким образом, если текущие изменения в характере ветра представляют собой подливный поезд для странствующего альбатроса на острове Крозе, поезд может в конечном итоге покинуть станцию без них.
Weimerskirch, H., Louzao, M., de Grissac, S. & Delord, K. (2012). Изменения в характере ветра Изменение альбатроса и особенности жизненного цикла Science, 335 (6065), 211-214 DOI: 10.1126 / science.1210270
