Για την πλειοψηφία της περιπλάνησης της ζωής, ο Χαβανέζος πετρέλλος είναι ένα μυστήριο, ταξιδεύοντας σε ένα μυστηριώδες μέρος. Επιστρέφοντας στη γη - σε μερικά συγκεκριμένα νησιά της Χαβάης - μόνο για φωλιά και φυλή, αυτά τα πελαγικά πτηνά, τα οποία βρίσκονται στον κατάλογο των ειδών που απειλούνται με εξαφάνιση από το 1967, είναι κυρίως παραγκουπόλεις του βόρειου Ειρηνικού Ωκεανού, μια τεράστια έκταση μεταξύ του ισημερινού και της Αλάσκας Aleutian Islands.
Ως εκ τούτου, είναι ένα ευρύ είδος μέσα σε ένα τεράστιο οικοσύστημα που ξεφεύγει από τους επιστήμονες που εργάζονται για να κατανοήσουν πώς οι κλιματικές αλλαγές, οι βιομηχανικές αλιευτικές πρακτικές και άλλες φυσικές και ανθρώπινες επιρροές επηρεάζουν τον Ειρηνικό Ωκεανό. Τώρα, τα οστά των πτηνών - ηλικίας περίπου 2.000 ετών - παρέχουν στους επιστήμονες ένα μοναδικό παράθυρο στο οικολογικό παρελθόν αυτού του ωκεανού, καθώς και βασικά στοιχεία για να κατανοήσουν καλύτερα το παρόν και να εξετάσουν το μέλλον του.
Τα αποτελέσματα μιας πρόσφατης μελέτης, που δημοσιεύτηκε στα Πρακτικά της Βασιλικής Εταιρείας Β, δείχνουν πώς μια εκλεπτυσμένη εξέταση της χημείας των οστών επιβεβαιώνει μια μετατόπιση στον τροφικό ιστό του βόρειου Ειρηνικού - το περίπλοκο, διασυνδεδεμένο δίκτυο αλυσίδων τροφίμων που διατηρεί κάθε είδος από το πιο μικροσκοπικό πλαγκτόν στην γιγάντια μπλε φάλαινα. Ουσιαστικά, τα οστά λένε στους επιστήμονες ότι η τροφική αλυσίδα των ζώων έχει, τα τελευταία 100 χρόνια, μικρότερη.
Πώς και γιατί δεν είναι σαφές, αλλά η κατανόηση του πού ένα είδος τρώει σε μια τροφική αλυσίδα είναι εξίσου κρίσιμο - και από μια μακροπρόθεσμη προοπτική ακόμα πιο σημαντικό - από αυτό που τρώει.
Επομένως, αυτές οι πληροφορίες, καθώς και οι νέες μέθοδοι που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για την ανάκριση των ίδιων των οστών, παρέχουν έναν τρόπο να αρχίσουν να απαντούν σε αυτά τα ερωτήματα.
"Εάν πραγματοποιηθούν σημαντικές βάρδιες σε αυτό το οικοσύστημα και δεν έχουμε τρόπο να μετρήσουμε πόσο γρήγορα και πόσο μεγάλες είναι αυτές οι μετατοπίσεις, τότε είναι δύσκολο για εμάς να διαχειριστούμε τον πόρο. Είναι δύσκολο να προβλέψουμε αν μπορεί να υπάρξει σημείο ανατροπής όπου θα μπορούσαν να συμβούν ακόμη μεγαλύτερες αλλαγές ", λέει η Έλεν Τζέιμς, ερευνητική ζωολόγος και επιμελητής πτηνών στο Εθνικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας του Smithsonian, ο οποίος είναι συν-συγγραφέας της μελέτης .
Αυτά τα οστά, πολλά από τα οποία προέρχονται από το Μουσείο Φυσικής Ιστορίας και άλλα μουσεία, καθώς και από τα πρόσφατα πουλιά, επιτρέπουν στους επιστήμονες να πουν μια ανεκτίμητη μακροχρόνια ιστορία που χρονολογείται από χιλιάδες χρόνια μέχρι σήμερα.
"Μόλις έχετε μια βασική γραμμή σε αυτό το είδος δεδομένων, η συνέχιση της δειγματοληψίας στο μέλλον μπορεί να είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να εντοπίσετε σημάδια οικοσυστηματικού άγχους", λέει ο James.
Αρχαιολογικά οστά και κρανίο (αριστερά) και ένα μοντέρνο κρανίο (δεξιά) του πεταλού του Χαβάη που κρατιέται στις συλλογές του Εθνικού Μουσείου Φυσικής Ιστορίας του Smithsonian. Τα αρχαιολογικά οστά είναι περίπου δύο αιώνες. (Βρετανία M. Hance) 
Τα βιοχημικά σήματα στα οστά και στα κρανία των 200 χρόνων Petrals (κορυφαία) και τα μοντέρνα δείγματα (στο κάτω μέρος) μπορούν να δώσουν πολύτιμη εικόνα για τις μεγάλες μετατοπίσεις των ωκεάνιων τροφών με την πάροδο του χρόνου. (Donald E. Hurlbert) 
"Αυτά τα δείγματα μουσείων είναι αξιοθαύμαστα για τις πληροφορίες που μπορούν να παράσχουν για το παρελθόν", λέει η Ελένη Τζέιμς. (Donald E. Hurlbert) Οι αλυσίδες τροφίμων φαίνονται μάλλον γραμμικές και απλές. είναι ένα συγκεκριμένο είδος διατροφής του είδους στο εσωτερικό του διατροφικού ιστού. Για παράδειγμα, ένας καρχαρίας τρώει έναν τόνο, ο οποίος έχει φάει parrotfish, που έχει φάει ένα κοράλλι, το οποίο έχει φάει ένα φυτοπλαγκτόν. Όπου τα είδη τρώνε σε μια τροφική αλυσίδα είναι σημαντικό να γνωρίζουμε, και οι επιστήμονες καθορίζουν αυτό με βάση αυτά που ονομάζονται τροφικά επίπεδα.
Το πρώτο επίπεδο είναι οι παραγωγοί, που χρησιμοποιούν φως για τη φωτοσύνθεση και την παραγωγή τροφίμων. αυτά είναι κυρίως το φυτοπλαγκτόν, τα οποία αποτελούν το θεμέλιο ολόκληρου του ωκεάνιου τροφικού ιστού και των μυριάδων αλυσίδων του. Στο δεύτερο επίπεδο, τα βοσκοτόπια - μικρά ζώα βόσκησης, όπως το ζωοπλαγκτόν, οι μέδουσες, οι αχινοί, καθώς και τα μεγαλύτερα ζώα όπως τα parrotfish και οι πράσινες χελώνες - κινούνται μέσα στη θάλασσα, βόσκουν ευκαιριακά. Το τρίτο επίπεδο αποτελείται από μικρά σαρδελικά όπως σαρδέλες, μανταλάκια και άλλα είδη που τρέφονται με φυτοφάγα ζώα και κατά κύριο λόγο χρησιμεύουν ως τρόφιμα για το είδος στο τέταρτο επίπεδο, τους κορυφαίους θηρευτές, συμπεριλαμβανομένων των μεγάλων ψαριών, των θηλαστικών και των πουλιών όπως τα Χαβάσια. τρώνε τα μικρότερα σαρκοφάγα.
Αν και οι αλυσίδες τροφίμων διακρίνονται σε κάθε ζώο, επειδή είναι διασυνδεδεμένες εντός του πολύ μεγαλύτερου ιστού τροφίμων, αυτό που συμβαίνει με την τροφική αλυσίδα ενός ζώου θα προκαλεί πάντοτε μια μετατόπιση αλλού στον ιστό.
Αν, για παράδειγμα, η πρακτική της εκφόρτωσης των καρχαριών εξαντλεί τον πληθυσμό αυτού του επιπέδου σε τέσσερις αρπακτικούς σε μια συγκεκριμένη περιοχή, τα ζώα που βρίσκονται κάτω από την τροφική αλυσίδα των καρχαριών θα γίνουν πιο άφθονα (λιγότεροι καρχαρίες για να τα φάνε).
Ξαφνικά τρώνε περισσότερα από τα ζώα κάτω από αυτά. Τα είδη που είναι εφαπτόμενα στην τροφική αλυσίδα των καρχαριών, τα οποία φαίνεται ότι δεν έχουν καμία σχέση με τους καρχαρίες αλλά εξαρτώνται από τα μικρότερα ζώα που ξαφνικά εξαφανίζονται υπό μεγαλύτερη πίεση πίεσης, θα διαταράξουν τις πηγές τους και ίσως αναγκαστούν να τρώνε είδη σε χαμηλότερο επίπεδο τροφικό επίπεδο. Αυτό είναι, στην πραγματικότητα, μια τροφική μετατόπιση - το μήκος της τροφικής αλυσίδας του είδους έχει αλλάξει.
Και αυτό είναι που αποκαλύπτει η χημεία των οστών της Χαβάης στο βόρειο Ειρηνικό. Το 2013, ο James και άλλοι επιστήμονες προσέγγισαν για πρώτη φορά αυτό το ερώτημα, μελετώντας τα οστά κάθε αναπαραγωγικού πληθυσμού των ειδών - που μπορούν να χρησιμοποιηθούν, επειδή εκτρέφονται μόνο σε συγκεκριμένα νησιά της Χαβάης.
"Κάθε πετρέλλος πετάει μεγάλες αποστάσεις στον βόρειο Ειρηνικό Ωκεανό, τροφοδοτώντας το δρόμο και σιγά-σιγά ενσωματώνοντας άζωτο από τη διατροφή του στην πρωτεΐνη στα οστά του", λέει ο James. "Φανταστείτε ότι είχαμε ένα drone και κυκλοφόρησε πάνω από αυτό το τεράστιο χώρο, και πέταξε πέρα από τον ωκεανό, λαμβάνοντας δείγματα από τον ιστό των τροφίμων με συστηματικό τρόπο. Αφού πεθάνει ο πετρών (ή ο drone), οι πληροφορίες για τις διατροφικές συνήθειες του σώζονται για εκατοντάδες ή χιλιάδες χρόνια μέσα στα οστά του. Εάν μπορούμε να βρούμε αυτά τα οστά και να τα εξάγουμε από τις πρωτεΐνες, έχουμε μια απροσδόκητη πηγή δεδομένων για τον τρόπο με τον οποίο οι ωκεανοί τρόφιμοι έχουν αλλάξει σε μεγάλη κλίμακα, μέσα στο χρόνο ".
Οι επιστήμονες δεν μπορούν να ξέρουν ακριβώς τι έχουν φάει τα πουλιά - αυτό το συγκεκριμένο είδος πληροφοριών, φυσικά, δεν μπορεί να αποθηκευτεί στα οστά. Αλλά με την ανάκριση της χημείας μέσα στα οστά, μπορούν να καθορίσουν τη χημεία των τροφίμων που τα τρώνε τα πουλιά και μέσω αυτού δούμε αν έχει συμβεί κάποια αλλαγή.
"Εξετάζοντας τα τρόφιμα σε χημικό επίπεδο, υπάρχει ένας χημικός αριθμός που μπορούμε να φτάσουμε στο οποίο λέμε κάτι για την τροφική αλυσίδα των πτηνών, κάτι που δεν θα μπορούσατε να έχετε εάν είχατε μια λίστα με αυτά που έφαγε το πουλί χθες", λέει ο James . "Έτσι, υπάρχει ένα πραγματικό πλεονέκτημα να εξετάσουμε αυτή τη χημική υπογραφή αν θέλετε να δείτε τις μακροπρόθεσμες τάσεις."
Στη μελέτη του 2013, οι επιστήμονες εξέτασαν το άζωτο, το οποίο ενσωματώνεται σωρευτικά και προβλέψιμα όταν ένας οργανισμός τρώει άλλο, και διαπίστωσε ότι το σύνολο των ειδών παρουσίασε μείωση των ισοτόπων αζώτου κατά τα τελευταία 100 χρόνια. Αυτό έδειξε ότι η τροφική αλυσίδα των πτηνών είχε μειωθεί. Κάπου στην τροφική αλυσίδα των πτηνών τα ζώα τρώνε σε χαμηλότερο τροφικό επίπεδο.
Στην τρέχουσα μελέτη, οι επιστήμονες ήθελαν να βελτιώσουν τη μεθοδολογία τους για να διαπιστώσουν ότι η μελέτη του 2013 είχε πράγματι αποκαλύψει μια αλλαγή στην τροφική αλυσίδα των πτηνών, όχι μια αλλαγή που προκαλείται από τη χημεία του αζώτου στο κάτω μέρος της τροφικής αλυσίδας, είχαν υποστηρίξει. Αυτή τη φορά εξέτασαν τη σχέση μεταξύ δύο ειδικών αμινοξέων και των ισοτόπων τους αζώτου, τα οποία, όταν λαμβάνονται μαζί, μπορούν να υποδεικνύουν τη διάρκεια της τροφικής αλυσίδας συγκεκριμένου πουλιού.
Αυτή η ακριβέστερη μέθοδος επιβεβαίωσε ότι η σύγχρονη τροφική αλυσίδα των κομματιών είναι μικρότερη από την αρχαία, λέει ο James.
"Υπάρχουν πολλά βήματα στην τροφική αλυσίδα που οδηγούν στο πετρέλαιο και δεν γνωρίζουμε σε ποιο στάδιο συνέβη η αλλαγή", λέει. "Είναι πιθανό ότι τρώνε το ίδιο είδος τροφής, αλλά αυτά τα είδη τρώνε κάτι διαφορετικό".
Όπως και στην πρώτη μελέτη, η νέα μελέτη υποδηλώνει ότι η βιομηχανική αλιεία, η οποία ξεκίνησε σε μεγάλη κλίμακα στον Ειρηνικό στις αρχές της δεκαετίας του 1950, πρέπει να θεωρηθεί ως πιθανή πηγή αυτής της μετατόπισης.
"Γνωρίζουμε ότι για πολλές θαλάσσιες περιοχές της ηπειρωτικής υφαλοκρηπίδας, υπάρχει αυτό το φαινόμενο της αλιείας κάτω από τον ιστό των τροφίμων - αφαιρώντας πολλά μεγάλα ψαροκομμένα ψάρια από τον ωκεανό. Τα μικρότερα αρπακτικά ζώα γίνονται πιο άφθονα και πρέπει να τρώνε », λέει ο James. Έτσι, το μέσο μέγεθος αλιευμάτων γίνεται μικρότερο, τόσο για τον άνθρωπο όσο και για άλλα είδη.
Τα νέα δεδομένα από τα οστά των πετρών θα βοηθήσουν στην ενημέρωση των συνεχιζόμενων μελετών και της παρακολούθησης των πληθυσμών των ψαριών για να κατανοήσουμε καλύτερα τι συνέβη στον τεράστιο ωκεανό που είναι τόσο δύσκολο για έρευνα.
"Αυτό που είμαστε σε θέση να φέρουμε σε αυτή την ιστορία είναι αυτά τα ιστορικά δεδομένα καλής ποιότητας, ειδικά πηγαίνοντας πίσω όπου οι άνθρωποι δεν είχαν καμία επίδραση στο ωκεάνιο οικοσύστημα", λέει ο James.
Πηγαίνοντας προς τα εμπρός, αυτή και άλλοι επιστήμονες διευρύνουν την έρευνά τους και εφαρμόζουν τη χημική μεθοδολογία της νέας μελέτης σε άλλα είδη, συμπεριλαμβανομένου του Laysan albatross και του Newell's shearwater. Και οι δύο, όπως και ο πεταλούδας της Χαβάης, φωλιάζουν στο αρχιπέλαγος της Χαβάης, αλλά χτυπούν σε διάφορες περιοχές του ωκεανού, οι οποίες θα παράσχουν περαιτέρω πληροφορίες για να εξετάσουν τις τάσεις που επικρατούν σε ολόκληρη την επιφάνεια του ωκεανού. Το διάτμητο νερό του Newell κινδυνεύει, ενώ ο αλπαθρός του Laysan θεωρείται "σχεδόν απειλητικός".
"Αυτά τα δείγματα μουσείων είναι αξιοθαύμαστα για τις πληροφορίες που μπορούν να παράσχουν για το παρελθόν", λέει ο James. «Μας επιτρέπουν να μάθουμε κάποια πραγματικά απροσδόκητα πράγματα για την οικολογία των ωκεανών».
