Глобальное потепление создало экологическую ловушку для очковых пингвинов
Рис. 1. Африканский, или очковый, пингвин (Spheniscus demersus) с птенцами. Как и большинство других представителей отряда, очковый пингвин выращивает лишь двух птенцов в год. Фото с сайта photovolcanica.com
Потепление климата и интенсивный промысел значительно изменили распределение скоплений рыб в океанах, омывающих Южную Африку — ареал обитания редкого очкового пингвина (Spheniscus demersus). Международный коллектив исследователей выяснил, что молодые птицы при расселении стремятся в зоны апвеллинга, где происходит подъем богатых биогенными элементами глубинных вод. Эти акватории богаты жизнью и обычно обеспечивают обильную кормовую базу для рыбоядных птиц. К сожалению, они столь же привлекательны и для рыбаков, и из-за перепромысла численность ценных для пингвинов рыб резко сократилась. Кроме того, из-за потепления климата произошло перераспределение рыб в океане: изменились районы их нереста и сроки миграций. Всё это привело к тому, что традиционно предпочитаемые пингвинами акватории теперь стали бедны кормом. В результате смертность молодых птиц и без того редкого вида существенно возросла. Авторы статьи предлагают меры, которые помогли бы пингвинам приспособиться к изменившимся условиям.
Многочисленные карикатуры, посвященные глобальному потеплению и пингвинам, неизменно затрагивают тему таяния полярных льдов. Однако многие пингвины никогда не встречаются со льдами, поскольку живут на берегах теплых морей вдали от Антарктиды. Севернее всего обитают представители рода очковых пингвинов (Spheniscus): один из них, галапагосский пингвин (S. mendiculus), гнездится на Галапагосских островах, расположенных лишь немного южнее экватора. Гумбольдтов пингвин (S. humboldti) обитает на западном побережье Южной Америки, магелланов пингвин (S. magellanicus) населяет ее южную оконечность, а очковый, или африканский, пингвин (S. demersus) гнездится на берегах юга Африки. Как видно, и вдали от ледяного континента пингвины предпочитают области холодных течений — Перуанского, Бенгельского.
Название рода — очковые пингвины — связано с общей особенностью окраски — белой полосой, проходящей от клюва до лап и формирующей белую «маску» вокруг глаз. Африканский пингвин — самый крупный представитель, достигающий массы 3–5 кг при росте до 70 см. С окраской связано и другое его название — черноногий пингвин, а вот английское прозвище «ослиный пингвин» эта птица получила за своеобразный крик. В свою очередь, латинское название Spheniscus происходит от греческого слова «клиновидный», что связано с характерной формой крыльев-ласт; demersus буквально означает «утонувший», хотя речь идет скорее о нырянии, потому что очковый пингвин, как и все его сородичи, отлично плавает и добывает свою пищу исключительно в море.
В прошлом очковый пингвин серьезно пострадал от деятельности человека. Активный сбор яиц привел к быстрому сокращению популяций: если в начале XIX века общая численность оценивалась в 4 млн особей, то столетие спустя пингвинов осталось лишь 1,5 млн. Тем не менее в первые десятилетия XX века по-прежнему собирали сотни тысяч яиц. В 1988 году вид был взят под охрану. Сейчас его численность оценивается в 80 тысяч особей и продолжает снижаться. В поисках причин этого снижения международная команда орнитологов провела детальное исследование «жизненных историй» молодых пингвинов. Ученые предположили, что интенсивный рыбный промысел и изменение климата могли подорвать кормовую базу пингвинов в водах, омывающих юг Африки.
Последствия климатических изменений далеко не ограничиваются температурным режимом: его каскадный эффект затрагивает все компоненты экосистемы. В последнее столетие подобные процессы происходят столь быстро, что многие животные попросту не успевают приспосабливаться к новым условиям — ведь даже в тех случаях, когда такое приспособление в принципе возможно, для коррекции врожденных программ поведения требуется длительный срок. И если взрослые особи, разыскивая подходящие для кормления или размножения места, могут опираться на свой жизненный опыт, то молодым зачастую остается полагаться на унаследованные от предков инстинкты. Но в условиях изменившейся среды биотопы, благоприятные в прошлом, нередко становятся для животных экологической ловушкой. Именно этот эффект, как показали авторы, повинен в резком снижении численности очковых пингвинов (рис. 2).
Рис. 2. Схема, иллюстрирующая содержание обсуждаемой работы: перепромысел и изменение климата привели к тому, что в прошлом богатые кормом акватории сейчас стали малопригодными для пингвинов. Рисунок из обсуждаемой статьи в Current Biology
Для доказательства своей гипотезы авторы получили детальные сведения о перемещениях особей изучаемого вида. Они пометили спутниковыми передатчиками 54 молодых особи (рис. 3) из 8 крупнейших колоний, разбросанных по всему ареалу вида. В течение 2011–2013 годов они регистрировали их перемещения, в сумме набрав более 3000 «пингвино-дней» слежения.
Рис. 3. Молодые очковые пингвины с крылометками (см. Мечение животных). Фото с сайта sciencedaily.com
С мая по июль (то есть зимой в Южном полушарии) молодые пингвины переходят к самостоятельной жизни. Ученые обнаружили, что сеголетки (животные, родившиеся менее года назад) концентрируются в трех основных кормовых акваториях у берегов Намибии и ЮАР в области Бенгельского течения. При этом птицы из разных гнездовых колоний мигрируют в разных направлениях. Особи из западно-капской и намибийской популяции перемещаются к северу, из восточно-капской — к западу (рис. 4).
Рис. 4. Колонии пингвинов, в которых проводилось мечение (обозначены кружками), и основные акватории кормления молодых птиц (отмечены линиями тех же цветов). Двухбуквенными кодами отмечены крупнейшие города: SW — Свакопмунд, LU — Людериц, SH — Сент-Хелена Бэй (St. Helena Bay), CT — Кейптаун, PE — Порт-Элизабет. Пунктирной линией на врезке обозначен морской заповедник «Namibian Islands’ Marine Protected Area» (NIMPA). Рисунок из обсуждаемой статьи в Current Biology
Авторы подчеркивают, что молодые пингвины не могут перенимать навыки поиска кормных мест от своих старших сородичей. Взрослые пингвины покидают районы гнездования раньше своих отпрысков и мигрируют в других направлениях, при этом они еще и активно изгоняют молодежь из своих групп. Что же служит ориентиром при расселении сеголеток? Нередко птицы следуют врожденным направлениям миграций, но это не случай очковых пингвинов: как говорилось выше, особи из разных популяций перемещаются в разных направлениях, явно ориентируясь на какие-то ощутимые признаки «благоприятности».
Авторы выяснили, что молодые пингвины предпочитают холодные воды с высокой продуктивностью фитопланктона — микроскопических водорослей и цианобактерий. Обилие фитопланктона у западных берегов ЮАР и Намибии (рис. 5) связано с процессом прибрежного апвеллинга. Обычно верхние слои тропических морей бедны биогенными элементами (прежде всего нитратами и фосфатами), поскольку они стремительно потребляются фитопланктоном. Однако в лишенных света глубинных слоях, где скапливаются остатки погибших организмов, концентрация дефицитных элементов намного выше. У побережий материков взаимодействие ветров и силы Кориолиса порождает завихрения, которые приводят к подъему глубинных океанических вод в поверхностные слои.
Рис. 5. A — обилие фитопланктона в водах, омывающих юг Африки. Высокая концентрация хлорофилла a указывает на места массового развития одноклеточных водорослей. Белые кружки — колонии очковых пингвинов. Линиями обозначены центральные районы скоплений молодых птиц из восточно-капской (В.-К.), западно-капской (З.-К.) и намибийской (Намибия) частей ареала. Графики иллюстрируют зависимость биотопических предпочтений пингвинов (ось y): B — от концентрации хлорофилла a (мг/м 3 ), C — температуры воды (°C). Рисунок из обсуждаемой статьи в Current Biology
На спутниковых снимках богатые фитопланктоном акватории выявляют по концентрации хлорофилла a — ключевого пигмента в процессе фотосинтеза (рис. 5). Пингвинам же обнаружить продуктивные акватории помогает обоняние. Погибшие или стрессированные одноклеточные водоросли выделяют диметилсульфид — органическое вещество, содержащее серу. Кстати, именно небольшие концентрации диметилсульфида ответственны за специфический «запах моря». Для пингвинов этот запах имеет утилитарный смысл, так как он помогает им находить скопления фитопланктона (см. L. Amo et al., 2013. Olfactory detection of dimethyl sulphide in a krill-eating Antarctic penguin). Фитопланктон — основание пищевой цепи в морских экосистемах: микроскопическими водорослями питается зоопланктон, его поедают более крупные беспозвоночные и рыбы, а скопления рыб привлекают рыбоядных птиц. Неудивительно и то, что зоны апвеллинга уже давно стали ключевыми центрами промышленного рыболовства.
В прошлом зоны апвеллинга у берегов Южной Африки были местом массового нереста и нагула сардин и анчоусов (рис. 6). Молодые пингвины совершенствуют свое охотничье мастерство постепенно: вначале они предпочитают ловить медлительных мальков, а по мере взросления переходят на более калорийную взрослую рыбу. Еще недавно годовые циклы пингвинов и их добычи идеально соответствовали друг другу. Так, молодые пингвины у берегов Свакопмунда с начала зимы кормились мальками сардин; с приходом весны молодь рыб покидала эту акваторию, но на смену ей приходили нерестящиеся взрослые особи. Потепление вызвало изменения солености воды, и районы их нереста сместились в более прохладные южные воды. Этому способствовал и массовый вылов в наиболее продуктивных акваториях. Теперь высокое обилие анчоусов и сардин поддерживается лишь с мая по июль; в конце зимы эти рыбы мигрируют к югу для нереста в районе Игольного мыса (рис. 4).
Рис. 6. Европейский анчоус (Engraulis encrasicolus), или хамса, — широко распространенный вид в акваториях у европейского и западноафриканского побережий. В последние десятилетия перепромысел привел к снижению численности этих рыб, а потепление климата и вызванные им изменения солености воды повлияли на выбор районов нереста и пути миграций. Фото © Alessandro Duci, с сайта commons.wikimedia.org
Таким образом, молодые пингвины из восточно-капской части ареала по-прежнему хорошо обеспечены рыбой. Однако особи из западно-капской и намибийской популяций не могут отследить перемещений рыб и надолго остаются в бедных кормом акваториях (рис. 5, 7), где основу их диеты составляют малопитательные морские бычки (Sufflogobius bibarbatus) и медузы. При этом взрослые пингвины уже не попадаются в экологическую ловушку и концентрируются в других акваториях, вероятно, опираясь на собственный негативный опыт. Как именно они отыскивают кормные места — вопрос для дальнейших исследований.
Рис. 7. Обилие анчоуса и основные кормовые акватории очковых пингвинов в различные сезоны. A — обилие молоди анчоуса (возрастом до 1 года) в мае 2013 г., B — обилие взрослых анчоусов (старше 1 года) в ноябре того же года. Кружками обозначены колонии, в которых производилось мечение молодых пингвинов. Линиями обозначены центральные районы скоплений молодых птиц из восточно-капской (В.-К.), западно-капской (З.-К.) частей ареала. Графики на врезках показывают связь распределения пингвинов по акваториям с распределением соответствующих кормовых ресурсов. Осенью и зимой предпочтения пингвинов соответствуют распределению их корма, однако весной пингвины из западно-капских колоний остаются в малокормных акваториях. Рисунок из обсуждаемой статьи в Current Biology
Повышенная смертность среди молодых особей крайне негативно сказывается на динамике популяций. В восточно-капской популяции, которая не испытывает влияния экологической ловушки, с 2001 года происходило лишь незначительное снижение численности. Однако выживаемость молодых пингвинов из западно-капской популяции составляет всего 19%, что значительно меньше показателя, необходимого для поддержания стабильной численности (51%). Моделирование показало, что в 2015 году, в отсутствие экологической ловушки, западно-капская популяция была бы почти вдвое более многочисленной, чем сейчас (рис. 8).
Рис. 8. Многолетняя динамика численности очкового пингвина. Точки — наблюдаемые значения, линии — результаты моделирования (цветной заливкой показан 95-процентный доверительный интервал). Фиолетовым цветом показана динамика в восточно-капской, оранжевым — в западно-капской части ареала. Серой линией показана динамика в западно-капской части ареала при условии, что смертность молодых особей будет такой же, как в восточно-капской части, не испытывающей воздействия экологической ловушки. Рисунок из обсуждаемой статьи в Current Biology
Авторы статьи пришли к неутешительным выводам, что текущие меры по охране морей не смогут предотвратить потерь биоразнообразия. Лишь у 10% морских организмов охраняется более 5% видового ареала. Для спасения крупных морских животных необходимы обширные охраняемые акватории, значительно превосходящие по размерам существующие заповедники и учитывающие особенности их перемещений. Так, даже весьма обширный морской заповедник у берегов Намибии (рис. 4), площадь которого составляет около 10 000 км 2 , не может решить проблемы снижения численности морских птиц. Колонии пингвинов находятся в безопасности, однако районы нереста и нагула рыб, обеспечивающие кормом молодых особей, подвергаются интенсивному промыслу.
В настоящее время правительство Южной Африки активно разрабатывает меры по сохранению рыбных ресурсов, но, к сожалению, социально-экономические причины пока что не позволяют полностью запретить лов сардин и анчоусов у западных берегов юга Африки — хотя численность рыб уже давно пересекла критическую для пингвинов отметку. В качестве мер по охране вида авторы статьи предлагают создавать свободные от рыболовства зоны в ключевых для морских птиц акваториях, а также перевозить молодых пингвинов в районы, где они не станут жертвами экологической ловушки.
Экологическая катастрофа: Пингвинам грозит вымирание — ученые
Новые исследования в современной биологии свидетельствует о том, что пингвины могут оказаться на грани вымирания из-за экологических изменений. Исследование, проводимое под руководством эколога Ричарда Ширли из Университета Эксетера, изучает миграции молодых пингвинов из восьми колоний в трех регионах: в Намибии и в Западной Капской провинции, и провинции Восточный Кейп в Южной Африке, сообщает Joinfo.com.
Молодые пингвины в случае недостатка пищи обычно мигрируют на новое место, а более возрастные — остаются на прежнем гнездовье. Африканские пингвины могут проплыть тысячи миль в поисках мест с прохладной водой, богатой хлорофиллом, который превалирует в фитопланктоне. Им питаются мелкие рыбы, например сардины, которые в свою очередь служат пищей для этих птиц.
Ученые прикрепили специальные передатчики на 43 пингвинов, чтобы изучить их миграцию. Оказалось, что часть из них попадает в экологические ловушки, подобно насекомым, летящим на свет фонаря. Дело в том, что из-за чрезмерного отлова рыбы и изменений климата, теперь даже в местах с прохладной и богатой хлорофиллом водой просто нет рыбы. То есть, пингвины ориентируются по понятным для себя сигналам, а в итоге попадают в место, где нет никакой пищи. По подсчетам ученых, 50% процентов пингвинов, попавших в такую экологическую ловушку, погибнут, что со временем может повлиять на их способность к выживанию на уровне видов.
Пингвины
Пингвины на сегодняшний день представляют одно из самых многочисленных семейств. Это единственные на сегодняшний день нелетающие птицы, входящие в отряд «Пингвинообразные». Они прекрасно плавают и ныряют, но совсем не умеют летать.
Пингвины: описание
Эти животные обладают обтекаемой формой тела, что позволяет им без проблем перемещаться по водным просторам морей и океанов. Это достигается благодаря прекрасно развитой мускулатуре, устройству костей, а также наличию крыльев. Благодаря быстрой мощной работе крыльев, достигается такая хорошая скорость перемещения животных в толще воды. В отличие от летающих пернатых, у пингвинов явно выражена грудина с килем, а также достаточно развитая мускулатура. Кости плечевого пояса и предплечий соединены неподвижно, что позволяет оптимизировать работу крыльев, сделав ее более мощной. Мускулатура в области груди занимает почти треть всей мускулатуры тела.
В зависимости от вида, размеры и вес этих животных могут существенно отличаться. Взрослые императорские пингвины вырастают в длину почти до полутора метров, набирая вес не меньше 40 килограммов. У этих животных достаточно короткие бедренные кости, неподвижные коленные суставы, а также ноги, смещенные по направлению назад. Этим обуславливается их уникальная и необычная походка вразвалку.
Интересный факт! Строение костей пингвинов, независимо от их видовой принадлежности, имеют схожесть со строением костей таких морских обитателей, как тюлени и дельфины. Строение костей связано с отсутствием внутренних полостей, по сравнению с летающими пернатыми. В связи с тем, что кости значительно тяжелее, то пингвины с легкостью ныряют на значительную глубину.
В дополнение ко всему, пингвины имеют достаточно короткие ступни с плавательной перепонкой. Хвостовая часть этих животных несколько укороченная, поскольку функции рулей выполняют ноги. Повышенная плотность костной ткани пингвинов характеризует основные отличия от других видов пернатых.
Внешний вид
Как правило, тело у пингвинов всегда упитанное и немного сжатое с боков. Голова небольшая и посажена на короткую, но достаточно гибкую и подвижную шею. У пингвинов достаточно сильный и острый клюв, что позволяет им защититься от природных врагов. Крылья видоизменены и представляют эластичные ласты. Практически все тело животных покрыто похожими на волоски перьями. Практически у всех видов пингвинов серовато-голубой окрас, переходящий практически в черный цвет спины и оперения. Живот у пингвинов белого оттенка. Когда начинается процесс линьки, то сбрасывается большая часть перьев, что негативно влияет на скорость перемещения в толще воды. Поэтому пингвинам приходится часто голодать, дожидаясь, когда отрастут все перья.
Анатомическое строение пингвинов связано с тем, что они обитают в экстремальных природных условиях, связанных с достаточно низкими температурами. Чтобы организм был защищенным от переохлаждения, толщина жировой прослойки составляет в среднем 2 с половиной сантиметра. Кроме этого, тело защищено слоем плотного, водонепроницаемого оперения. Организм пингвинов устроен по принципу «обратных потоков», когда тепло от артерий передается в более холодную венозную кровь, что оптимизирует тепловые потери.
Важный факт! Находясь в толще воды, пингвины практически не издают звуков, зато они много «говорят» друг с другом, когда оказываются на суше.
Глаза этих морских птиц больше приспособлены для условий подводного обитания, поскольку у них плоская роговица и система сократительно-растяжной функции зрачков, поэтому, оказавшись на суше, пингвины страдают на незначительную близорукость. В результате некоторых исследований было установлено, что их глаза больше приспособлены к синему спектру, поэтому считается, что пингвины видят в ультрафиолете. Уши у пингвинов не явно выраженные, но находясь в воде они надежно закрываются специальными перьями. Поэтому уши защищены, как от попадания внутрь воды, так и от повышенного давления. Несмотря на тот факт, что ушей практически не видно, животные обладают прекрасным и тонким слухом.
Характер поведения и образ жизни
Пингвины – это прекрасные пловцы, которые могут нырять на глубины больше 100 метров. Они достаточно легко преодолевают расстояние до 20 километров, а то и больше, перемещаясь в толще воды со скоростью не меньше 10 км/час. Имеются виды, которые способны перемещаться в толще воды со скоростью больше 40 км/час. Если у пингвинов не сезон размножаться, то они уходят в открытые воды на удаления до 1000 километров в поисках пропитания.
Интересный момент! Пингвины являются социальными животными, поэтому, находясь на суше они объединяются в группы по несколько десятков или сотен тысяч особей. Колонии бывают настолько многочисленными, что их видно даже из космоса.
Зачастую, перемещаясь по суше, они ложатся на живот и отталкиваются лапами, конечно, если этому способствуют условия, то есть, при условии наличия снега или льда. При этом они передвигаются со скоростью, не меньше 7 км/час. Если снежный покров отсутствует, то пингвинам приходится ходить вертикально, хотя для них это некомфортно.
Сколько живут пингвины
Находясь в природной среде, пингвины живут в среднем от 15 до 25-ти лет. В условиях правильного содержания и правильного ухода, пингвины запросто могут дожить до 30 лет и более. Особенно низкие шансы на выживание у пингвинов, независимо от вида, еще не достигших одного года жизни. К сожалению, на этот процесс влияют различные факторы.