企鵝被認定為最佳「生物檔案館」，科學家欲以此追蹤南極環境變化

據說，企鵝是南極的情報員，在其身上可以找到南極環境變化的記錄。2018年2月12日，研究人員在美國地球物理學聯合會的海洋科學會議上報道，企鵝的羽毛和蛋殼含有飲食、食物網路結構甚至氣候的變化的化學指紋。

近幾十年來，南極環境發生了巨大變化。過度捕撈導致了磷蝦、小型遊動甲殼類動物的減少，這些甲殼動物是南大洋鳥類、鯨魚、魚類和企鵝的主要食物來源。同時，氣候的變化正在改變風的方向，導致在海冰中形成開闊的富有生命力的水域。這些變化對食物網和營養物質的循環具有級聯效應。「企鵝是這種變化的極好的生物檔案館」，金斯敦羅德島大學的海洋生態化學家Kelton McMahon說。

企鵝是南極食物網的核心，研究發現從它們的組織分解中可以捕捉到它們曾經吃過的食物。不同的食物來源含有不同比例的碳和氮同位素，同位素是不同中子數量的元素形式。例如，磷蝦和魚類等食物來源的氮含量不同---例如氮14與氮15。從企鵝的組織中發現，企鵝的羽毛和蛋殼完好地保存著這些元素的比例。

之前的研究已經注意到，在過去的80年里，企鵝組織中的同位素值發生了很大的變化，但這些研究無法區分企鵝飲食的變化和食物鏈最底層微生物的同位素值與氣候有關的變化。因此，McMahon和他的同事創造了一種工具來區分這兩者之間的關係，並跟蹤南極環境隨時間的變化。

研究小組重點研究了蛋白質的組成部分--單個氨基酸的同位素值。McMahon說，這些數據揭示了「機體內發生的大量生物化學變化」。當食物被消化並吸收入動物體內時，這些元素值中的一些會被顯著改變，其他的則幾乎沒有變化。

為了了解這些野生企鵝在過去的日子裡吃了些什麼，研究小組首先開發了一套「化學指紋」來研究12種不同氨基酸的同位素值。通過與內布拉斯加州的奧馬哈·亨利·多爾多動物園和水族館合作，研究人員採用對企鵝進行控制餵養的方法，精確地對巴布亞企鵝吃什麼，什麼時候進食和進食量多少進行監測。將化學指紋與野生企鵝組織進行比較，揭示了野生企鵝在過去吃過的東西。

研究小組稱，在過去的80年里，企鵝已經從以魚為主轉向以磷蝦為主，然後又回歸到魚類。McMahon推測說，歷史可以給出一個直截了當的解釋：在19世紀末到20世紀中期，捕鯨者廣泛地獵殺海洋哺乳動物，這些哺乳動物往往以磷蝦為食。企鵝很可能是因為「撿漏」。但是從上世紀70年代到90年代，磷蝦的捕撈量增加了，企鵝們又轉向了以魚類為主的飲食方式。

企鵝食物中的某些氨基酸在機體內吸收後其其同位素值基本不變。事實上，這些氨基酸中的同位素被認為反映了南極生物中食物網的原始同位素值：漂浮在南大洋的浮游植物。因為氣候決定了這些浮游植物的同位素值，所以這些氨基酸中的同位素是氣候變化的記錄。

McMahon說，就氮而言，浮游植物中氮15比氮14高，可能與冰內有更開闊的水域空間有關。最近幾十年，由於氣候變化引起的風向改變，南極周圍出現了這樣的空地，被稱為「冰間湖」。所以，企鵝被稱為南極環境的情報員一點也不做作。

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