科学家通过太空中的粪便发现150万只隐藏的企鹅

多亏了一个意想不到的来源——企鹅的粪便，监测南极洲脆弱的生态系统的健康状况变得更加容易了。

通过分析“陆地卫星计划”（Landsat program）收集的七颗卫星拍摄的 40 多年来的南极图像，一个由 NASA 资助的研究团队最近发现了关于南极洲阿德利企鹅生活的新细节——这一物种有助于揭示地球上最原始地区之一的过去和未来威胁。

在 12 月 11 日于华盛顿特区举行的美国地球物理联盟（American Geophysical Union）年会上发表的研究中，科学家们宣布他们已拼凑出过去四十年来阿德利企鹅的饮食演变情况，并发现其饮食变化令人惊讶地不大。此外，研究人员意外地发现了一个庞大、此前未知的约 150 万只企鹅种群，位于南极洲一个特别偏远和严酷的地区。

寻找粪便

为了进行这项研究，研究人员筛选了陆地卫星图像，寻找企鹅粪便（或更科学地说，鸟粪石），它可以作为企鹅饮食随时间变化的指标。根据他们在地面上看到的粪便颜色，研究人员可以确定阿德利企鹅的食物。

“企鹅的鸟粪石颜色从白色到粉红色再到深红色不等，”石溪大学（Stony Brook University）副教授 Heather Lynch 表示，她也参与了这项研究。“白色鸟粪石是主要吃鱼造成的；粉红色和红色则是主要吃磷虾造成的。”

为了确保他们基于颜色的饮食解读是正确的，研究人员将陆地卫星图像与对地面收集的鸟粪石样本进行的化学分析进行了比较。“团队发现，陆地卫星的观测结果在我们可以通过颜色进行光谱测量的内容与我们可以在实验室中测量的内容之间，具有惊人良好的相关性，”Lynch 说。

尽管团队最初是手工逐一审查每张图像，但他们最终依靠 NASA 开发的一种算法来标记任何似乎包含鸟粪石污渍的像素。通过寻找多年来粪便中一致的模式，团队旨在找出企鹅的饮食与南极气候变化之间的关系。

但在仔细分析数据后，团队发现，虽然企鹅的饮食每年略有变化，但没有发现明显的长期趋势。虽然这可能看起来有点令人失望，但请记住，未能揭示预期的关系与发现意想不到的关系一样令人费解。

“尽管物理环境发生了变化，但饮食没有出现明显的长期趋势，这一点很有意思，”石溪大学研究生 Casey Youngflesh 表示，他参与了这项研究，他在一份声明中说。“这是一个很大的惊喜，因为在过去的 40 年里，阿德利企鹅的数量和分布发生了巨大变化，科学家们曾假设饮食的改变可能起到了作用。”

南极洲的阿德利企鹅栖息地。地面被它们的鸟粪石染污。（图片来源：gary yim/Shutterstock）

粪便不会说谎

尽管分析企鹅粪便尚未揭示出对南极气候的深入见解，但研究人员确实利用这些污渍发现了另一个让他们惊讶又高兴的现象。

“雄性和雌性企鹅轮流孵蛋。留下的鸟粪石堆积在与巢穴相同的区域，”Lynch 说。“我们可以利用由鸟粪石污渍定义的栖息地面积，回算出栖息地内部必须有多少对企鹅。”

尽管此前对全球阿德利企鹅种群的估计是约 380 万对繁殖企鹅，但通过对这些新分析的图像的帮助，研究人员发现了一些此前未知但规模巨大的种群。

其中一个群体——一个约 150 万只企鹅的栖息地——被发现在一个恰如其分地命名为危险岛（Danger Islands）的偏远地区，该地区位于南极半岛尖端，被危险的海冰包围。根据研究人员的说法，通过对岛上发现的骨骼和蛋壳进行放射性碳定年，他们确定了这个新发现的企鹅定居点可以追溯到大约 2800 年前。

不幸的是，团队确实发现了证据表明，危险岛企鹅的数量在 20 世纪 90 年代末达到顶峰，此后下降了约 10% 至 20%。Lynch 表示，这一下降“并非灾难性的”，但很可能与气候变化有关。

“这些发现对于我们理解南极生态系统的功能以及该系统未来可能如何变化至关重要，”Youngflesh 说。“考虑到物理环境的持续变化以及该地区日益增长的磷虾渔业，企鹅猎物和企鹅种群的可用性都可能会发生变化。”

通过继续利用卫星数据监测南极洲不断变化的阿德利企鹅种群，研究人员将继续了解它们的总体数量以及它们自然栖息地的健康和福祉。

Youngflesh 表示，“这些工具对于管理南极生态系统将非常重要，而南极生态系统通常被认为是世界上最原始的区域之一。”