Inteligentne znaczniki pomagają ekologom zrozumieć strategie zdobywania pożywienia przez pingwiny
We współczesnym świecie pingwiny muszą sobie radzić z wieloma zagrożeniami związanymi ze zmianą klimatu, rybołówstwem i zanieczyszczeniem. W przypadku pingwinów białookich, które zamieszkują rejon Antarktyki, przeżycie piskląt zależy w dużej mierze od liczebności i dostępności organizmów, którymi się żywią. W 2017 roku z kolonii liczącej ponad 18 000 par lęgowych na wyspie Petrel przeżyły tylko dwa pisklęta. Przyjmuje się, że za ten dramat odpowiedzialna jest zmiana klimatu, ponieważ z powodu ocieplenia wydłuża się okres topnienia pokrywy lodowej, zmniejszając ilość dostępnego pożywienia. Jednak niedostępność regionu utrudnia badania terenowe, które potwierdziłyby tę hipotezę. Z tego względu badacze z projektu SOUNDBITES skorzystali ze wsparcia oferowanego w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie” w celu opracowania sprzętu do monitorowania i analizowania zachowania pingwinów podczas żerowania. „Nasz wieloczujnikowy znacznik pozwolił nam na identyfikację dźwięków wydawanych przez komunikujące się ze sobą pingwiny podczas wypraw w poszukiwaniu pożywienia, co sugeruje, że namierzanie ofiary jest po części wysiłkiem społecznym”, wyjaśnia Danuta Wisniewska, stypendystka działania „Maria Skłodowska-Curie”. „Teraz katalogujemy nagrane odgłosy, aby stworzyć bibliotekę »rozmów« pingwinów”. Nagrania te dostarczają pierwszych danych dotyczących środowiska akustycznego dzikich pingwinów białookich.
Śladem pingwinów
W ramach projektu SOUNDBITES opracowano cyfrowy znacznik (DTAG) będący ulepszoną wersją wcześniejszego rozwiązania. Ten rejestrator danych dotyczących ptaków morskich (seabird DTAG) składa się z nadajnika GPS, podwodnych mikrofonów zwanych hydrofonami, czujników ciśnienia i temperatury, akcelerometrów i magnetometrów oraz mikroprocesora do sterowania czujnikami i przechowywania danych. Uczeni opracowali także detektor wykorzystujący algorytmy do analizy danych i identyfikacji przypadków żerowania pingwinów. Dzięki wykorzystaniu kamer szybkoklatkowych do obserwacji pingwinów w akwarium publicznym w porcie Nagoya zespołowi udało się po raz pierwszy potwierdzić, że schwytanie zdobyczy łączy się z gwałtowną zmianą przyspieszenia pingwina. Potwierdzając przy okazji, że sprzęt w ogóle może rejestrować to przyspieszenie, badacze ustalili też, że musi być ono rejestrowane w częstotliwości co najmniej 100 Hz. System został następnie poddany testom podczas obserwacji pingwinów białookich z Antarktyki. Działania te miały zweryfikować skuteczność detektora i pomóc w zbadaniu zachowania pingwinów podczas poszukiwania zdobyczy. W tym celu osiem pingwinów zostało wyposażonych w małe kamery przymocowane do górnej części pleców, które nagrywały przez 4,5–6 godzin. Chcąc zmniejszyć obciążenie, badacze zrezygnowali z podłączania znacznika DTAG z wszystkimi czujnikami na rzecz małego rejestratora danych przymocowanego do dolnej części pleców pingwinów, zawierającego mały, szybki (100 Hz) akcelerometr oraz czujniki głębokości i GPS. W ten sposób uczeni otrzymali kilkugodzinny film przedstawiający zachowanie czterech pingwinów poszukujących pożywienia. Materiał ten został oceniony pod kątem widocznych momentów żerowania i wynurzania, a następnie porównany z danymi dotyczącymi przyspieszenia zapisanymi w rejestratorze. „Nasze akcelerometry z powodzeniem rejestrowały sygnatury przyspieszenia o wysokiej częstotliwości wynikające z gwałtownych ruchów głowy i dzioba, charakterystycznych dla żerowania. Umożliwiło to detektorowi prawidłową identyfikację większości zdarzeń związanych ze zdobywaniem pożywienia”, zauważa Wisniewska. W celu zbadania interakcji społecznych sześć par hodowlanych wyposażono w rejestratory danych, które pracowały maksymalnie przez sześć dni, rejestrując dane z wypraw w poszukiwaniu zdobyczy. Ponadto jedenaście pingwinów zostało wyposażonych w znaczniki DTAG do celów mapowania i oceny kontekstów, w których pingwiny wydawały dźwięki lub komunikowały się z innymi pingwinami na morzu. Zespół chciał zbadać, do jakiego stopnia pingwiny potrafią wykorzystywać pamięć przestrzenną i informacje z poprzednich wypraw do lokalizacji ofiary oraz czy dzielą się tymi informacjami. „Rejestratory zapisywały dźwięki i drgania związane z wokalizacją oznaczonego osobnika, a także odgłosy innych pingwinów w pobliżu, wskazujące na wymianę komunikatów. Zebrane dane sugerują istnienie społecznego wymiaru żerowania pingwinów”, dodaje Wisniewska.
Barometr zmian
Ponieważ pingwin białooki jest uznawany za wskaźnik zmian zachodzących w ekosystemie lodu morskiego, wyniki badań przeprowadzonych w ramach projektu SOUNDBITES stanowią istotny wkład w monitorowanie stanu tego ważnego ekosystemu. Artykuł prezentujący wnioski naukowe jest obecnie w trakcie opracowania, a zapis wszystkich zarejestrowanych śladów GPS zostanie przesłany do bazy danych www.movebank.org (Movebank) prowadzonej przez Instytut Ornitologii im. Maxa Plancka. Uzyskane dane będą również udostępnione Komitetowi Naukowemu Badań Antarktycznych (SCAR) za pośrednictwem www.biodiversity.aq (portalu SCAR poświęconego bioróżnorodności Antarktyki) oraz prac analitycznych zarchiwizowanych na platformie www.github.com (GitHub).
Słowa kluczowe
SOUNDBITES, pingwin, Antarktyka, żerowanie, poszukiwanie pożywienia, czujniki, znacznik, żywność, zmiana klimatu, hydrofon, przyspieszeniomierz, akcelerometr
