https://frosthead.com

Jak foki gromadzące dane pomagają naukowcom zmierzyć topnienie Antarktydy

Brice Loose może dokładnie powiedzieć, jak się czuje foka słonia: puszysta, nadmuchiwana, miękka zabawka, nie tak twarda jak koszykówka. Opowie ci, jak duże kiełbasy przechodzą niezbyt przyjemne coroczne „katastrofalne linienie”, w którym dosłownie rozpadają się, gdy zrzucają brązową owłosioną skórę, aby zrobić miejsce na nowe futro. Może ci nawet powiedzieć, jak okropnie pachną fekalia słonia morskiego.

powiązana zawartość

  • Foki są małymi pomocnikami naukowców w gromadzeniu danych oceanicznych

„Wchodzisz tam i wszystko pachnie kupą, ale zabierasz się do pracy”, przypomina Loose, oceanograf, który po raz pierwszy otacza foki na zachodniej Antarktydzie w pobliżu lodowca Pine Island, najszybciej kurczącego się lodowca na świecie. W ciągu ostatnich 15 lat lodowiec przerzedzał się w tempie ponad jednego metra rocznie, osuszając obszar o dwie trzecie wielkości Wielkiej Brytanii.

W 2014 r. Loose był częścią zespołu, który pomógł oznaczyć słonia (Mirounga leonina) i foki Weddella (Leptonychotes weddellii) na potrzeby badań. Pieczęcie nie były jednak przedmiotem badań - były ich asystentami badawczymi. Loose pomógł wyposażyć zdolnych nurków w urządzenia śledzące, aby mogli gromadzić dane o temperaturze i zasoleniu Morza Amundsena na dużych głębokościach, co dostarczyłoby wskazówek dotyczących mechanizmu szybkiego topnienia lodu na Antarktydzie. Badanie zostało opublikowane w Geophysical Research Letters w maju 2018 r.

Obecnie naukowcy twierdzą, że topnienie Antarktyki jest częściowo spowodowane przez cieplejszy, bardziej słony prąd pod lodem zwany „głęboką wodą okołobiegunową”. Wody te, które występują na głębokości 400 metrów, są wydobywane na powierzchnię i liżą spód pokrywy lodowe, topiąc je i umożliwiając podniesienie poziomu mórz.

„W Pine Island Bay jest to szczególnie ważne” - mówi Helen Mallett, główny autor badania i podyplomowy badacz na University of East Anglia w Wielkiej Brytanii. „Głębokie wody okołobiegunowe topią niestabilny, szybko przerzedzający się lodowiec Pine Island, który z kolei osusza wrażliwą i masywną warstwę lodową Zachodniej Antarktydy.” Gdyby cały niestabilny lód na zachodniej Antarktydzie stopił się, poziomy mórz mogłyby wzrosnąć nawet o 10, 5 stóp globalnie

Naukowcy wiedzą, że ciepły prąd istnieje na Morzu Amundsena, ale muszą wiedzieć więcej. Aby uzyskać pełny obraz, naukowcy muszą odpowiedzieć na kilka podstawowych pytań: gdzie dokładnie są ciepłe wody? Jak gruba jest warstwa ciepłej wody? Jak zmienia się od zimy do lata?

W tym celu zwrócili się do ogromnych ssaków morskich o dużych oczach szczeniąt.

Naukowcy uspokajają uszczelnienia Weddella za pomocą strzałek do uderzenia, a następnie zakładają zbierające dane nakrycia głowy. Naukowcy uspokajają uszczelnienia Weddella za pomocą strzałek do uderzenia, a następnie zakładają zbierające dane nakrycia głowy. (Lars Boehme)

Foki znane są z imponujących umiejętności nurkowania, a niektóre gatunki torpedują na głębokości 2000 stóp nawet w temperaturach poniżej zera. Dzięki tym umiejętnościom byli idealnymi partnerami do gromadzenia danych dotyczących temperatury na dnie morskim. Naukowcy nie zgromadzili żadnych danych zimowych w tym regionie, ponieważ warunki są zbyt trudne dla ludzi.

„Widzieliśmy, że foki nurkują na tak głębokich głębokościach i pokonują tak duże odległości”, mówi Mike Fedak, biolog z fok na Uniwersytecie St. Andrews w Wielkiej Brytanii, który od 39 lat znakuje zwierzęta. „Te zwierzęta idą tam, gdzie nie możemy.”

Ale najpierw musieli wyposażyć pieczęcie. Znakowanie pieczęci nie należy do specjalizacji Mallett, więc współpracowała z Fedakiem i jego kolegami z Sea Mammal Research Unit w St. Andrews. Dzięki finansowaniu z programu badań stabilności pokrywy lodowej Rady ds. Środowiska Naturalnego zespół udał się do regionu lodowca Pine Island, aby rozpocząć oznaczanie w lutym 2014 r.

Pod kierownictwem Fedaka zespół najpierw wpatrzył się w foki z daleka, a następnie zbliżył się do nich, aż znajdowali się zaledwie kilka stóp od zwierząt. Następnie uspokoili jednego, wyrzucając strzałę z ciosem wypełnioną zwykłym środkiem uspokajającym mięsożerców i podnieśli 2-tonową pieczęć, aby zmierzyć jej rozmiar i wagę.

Badacze odgarnęli nadmiar włosów wokół czoła foki, spienili na kleju epoksydowym, i zamontowali rejestrator danych przekaźnika satelitarnego o głębokości przewodnictwa - temperatury - wystający z chudych anten, które wyglądają, jakby foka miała róg. Naukowcy mieli nadzieję, że urządzenie pozostanie włączone do następnego roku, kiedy pieczęć usunie je podczas corocznego linienia. Do tego czasu foki pływały w czymś, co wygląda jak prowizoryczny kostium jednorożca.

W sumie Fedak i załoga oznaczyli siedem fok słoni znalezionych na suchych plażach w pobliżu Pine Island. Dwa tygodnie później postanowili ponownie oznaczyć siedem dodatkowych fok Weddella, które kochają lód w przeciwieństwie do plażowych słoni morskich. Ponadto, podczas gdy foki słoni lubią nurkować na otwartej wodzie, foki Weddell nurkują przed lodowcami i są znane ze swojej zdolności zbliżania się do dna oceanu.

weddell # 1-wr.jpg Naukowcy uspokajają foki po ich uspokojeniu. (Brice Loose)

Oznaczanie pieczęci Weddella różniło się znacznie od oznaczania pieczęci słoni. W bardziej niespokojnych warunkach niż kochające plażę foki słoniowe załoga znalazła tylko jedną fokę na pływającej pokrywie lodowej. Foki Weddella już się skończyły, więc scena była znacznie czystsza. Futro fok Weddella wyglądało jak piękny patchwork, nakrapiany plamami szarości na ciemnosrebrnej skórze. Śnieżne płaszcze fok wydawały się niemal lśniące.

Fedak i jego załoga zatrzymali się przy pieczęci na jasnoczerwonym, 7-tonowym statku, który zatoczył ziemię - niezupełnie subtelny. Fedak powiedział, że gdyby był pieczęcią, prawdopodobnie zrobiłby sobie przerwę na wodę i uniknął zamieszania. Ale ta pieczęć nie. Dlaczego nie? Foki Weddella nie mają drapieżników lądowych, ponieważ dwa główne drapieżniki to foki lampartowe i orki. Nawet jeśli pieczęć czuje się zagrożona na lądzie, waha się przed wejściem do wody, gdzie istnieje znane zagrożenie.

„Zdecydowanie jest coś wyjątkowego w kontaktach ze zwierzętami, które się zbliżają”, mówi Loose. „Foki słoni były bardziej dystansowe, ale foki Weddella były tak ujmujące”.

W ciągu około dziewięciu miesięcy, kiedy czujniki odpadły, foki słonia i Weddella zgromadziły więcej danych dotyczących oceanu w okresie letnim i zimowym na tym obszarze Morza Amundsena, niż kiedykolwiek wcześniej badacze. Foki zarejestrowały dane z 11 307 nurkowań, z czego 6 704 dostarczyło użytecznych danych temperaturowych. Natomiast poprzednie pomiary wykonane ze statków dały jedynie około 1000 zestawów danych w ciągu ostatnich dwóch dekad.

Badanie wykazało, że warstwa cieplejszej głębokiej wody okołobiegunowej była grubsza w zimie, a zatem zawierała więcej ciepła i soli niż w miesiącach letnich. Sugeruje to, że głębokie wody okołobiegunowe mogą stopić więcej lodu zimą niż latem. To intrygujące, mówi Mallett, ponieważ w przeciwieństwie do tego, co badacze widzieli na zachód od Morza Amundsena.

„Po zaobserwowaniu tych sezonowych zmian możemy przyjrzeć się fizycznym mechanizmom przemieszczania się ciepłej wody w tym obszarze”, mówi Yoshi Nakayama, oceanograf z NAS Propulsion Laboratory, który nie był zaangażowany w badanie. „Musimy zrozumieć procesy, a posiadanie danych to pierwszy krok.”

Plażowa foka słonia, gotowa do zgłębiania głębokości danych. Plażowa foka słonia, gotowa do zgłębiania głębokości danych. (Michael Fedak)

Oczywiście istnieje ryzyko korzystania z tej niekonwencjonalnej strategii. Pewnego razu Loose i kilku innych zostało wciągniętych przez nie do końca uspokojoną fokę słonia, próbującą zrobić ucieczkę dla wody. Fedak wykrzykiwał rozkazy, a mężczyźni byli w stanie przekierować pieczęć, która ostatecznie uspokoiła się, gdy środek uspokajający wszedł do środka. Nawet gdy pieczęć jest uspokojona, załoga musi zachować czujność, ponieważ są otoczeni w pełni przebudzonymi, krzepkimi pieczęciami.

Na początku XXI wieku pomysł wykorzystania ssaków morskich jako obserwatorów oceanów wydawał się śmieszny. Fedak przypomina, że ​​kiedy po raz pierwszy przedstawił ten pomysł grupie oceanografów na konferencji na początku 2000 roku. Właśnie udało mu się podłączyć podobne czujniki temperatury do wielorybów bieługi - „foki są znacznie łatwiejsze do pracy niż wieloryby bieługi, zapewniam cię” - mówi - ale oceanografowie nie byli przekonani.

„Wyśmiewano mnie, kiedy po raz pierwszy zaproponowano mi to na oceanograficznym spotkaniu w Londynie”, mówi Fedak. „Próbowałem je sprzedać za pomocą fok z kapturem na Północnym Atlantyku, aby zrozumieć zachowanie Gulf Stream, a oni wystawiali drogie boje, aby to zmierzyć… Po prostu się śmiali, dosłownie.”

Już się nie śmieją. W tym badaniu po raz pierwszy naukowcy wykorzystali foki do gromadzenia danych w tym regionie Oceanu Południowego, ale wielu innych zaczęło wykorzystywać foki do gromadzenia danych oceanicznych - a także wielorybów i orków. Grupa międzynarodowych badaczy stworzyła nawet otwarty system bazy danych, który udostępnia dane pochodzące ze zwierząt na temat oceanów, zwane ssakami morskimi eksplorującymi oceany od bieguna do bieguna. Baza danych zawiera ponad 500, 00 swobodnie dostępnych danych oceanicznych zebranych przez ssaki morskie. „To było marzenie, aby przekazać te dane wielu osobom” - powiedział Fedak.

Fedak będzie nadal dodawał do bazy danych, oznaczając owłosione ssaki, aby gromadzić dane dla społeczności oceanograficznej przez wiele lat. Innymi słowy, jego los jest prawie przesądzony.

Jak foki gromadzące dane pomagają naukowcom zmierzyć topnienie Antarktydy