Durante a maior parte de sua vida errante, o petrel havaiano é um mistério, viajando em um lugar misterioso. Voltando a terra - para algumas ilhas específicas no Havaí - apenas para nidificar e reproduzir, essas aves pelágicas, que estão na lista de espécies ameaçadas desde 1967, são principalmente vagabundos do norte do Oceano Pacífico, uma vasta extensão entre o equador e o Alasca. Ilhas Aleutas.
Como tal, eles são uma espécie abrangente dentro de um enorme ecossistema que ilude os cientistas que estão trabalhando para entender como a mudança climática, as práticas de pesca industrial e outras influências naturais e humanas estão afetando o Oceano Pacífico. Agora, os ossos dessas aves - alguns com cerca de 2.000 anos - estão fornecendo aos cientistas uma janela única para o passado ecológico deste oceano, bem como dados de referência para melhor entender seu presente e considerar seu futuro.
Os resultados de um estudo recente, publicado no Proceedings of the Royal Society B, mostram como um exame refinado da química dos ossos confirma uma mudança na cadeia alimentar do Pacífico Norte - a intrincada rede interconectada de cadeias alimentares que sustenta todas as espécies de o plâncton mais microscópico da gigantesca baleia azul. Em essência, os ossos estão dizendo aos cientistas que a cadeia alimentar dos petréis se tornou, nos últimos 100 anos, mais curta.
Como e por que não está claro, mas entender onde uma espécie come em uma cadeia alimentar é tão crítico - e de uma perspectiva de longo prazo ainda mais importante - quanto o que eles comem.
Portanto, essa informação e os novos métodos que os cientistas estão usando para interrogar os próprios ossos estão fornecendo uma maneira de começar a responder a essas perguntas.
“Se grandes mudanças estão ocorrendo nesse ecossistema, e não temos como medir a rapidez e o tamanho dessas mudanças, é difícil gerenciar o recurso. É difícil prever se pode haver um ponto de inflexão em que mudanças ainda maiores possam ocorrer ”, diz Helen James, zoóloga pesquisadora e curadora de aves do Museu Nacional de História Natural do Smithsonian, co-autor do estudo. .
Estes ossos, muitos deles do Museu de História Natural e outros museus, bem como de pássaros recentes, permitem aos cientistas contar uma história inestimável a longo prazo que data de milhares de anos atrás até o presente.
“Uma vez que você tenha uma linha de base nesse tipo de dado, continuar a amostragem no futuro pode ser uma ótima maneira de detectar sinais de estresse do ecossistema”, diz James.
Ossos arqueológicos e crânio (à esquerda) e um crânio moderno (à direita) do petrel havaiano mantido nas coleções do Museu Nacional de História Natural do Smithsonian. Os ossos arqueológicos têm cerca de dois séculos. (Brittany M. Hance) 
Sinais bioquímicos nos ossos e crânios de Petrals de 200 anos de idade (acima) e espécimes modernos (abaixo) podem fornecer informações valiosas sobre mudanças de larga escala em redes alimentares oceânicas ao longo do tempo. (Donald E. Hurlbert) 
"Estes espécimes do museu são notáveis pela informação que podem fornecer sobre o passado", diz Helen James. (Donald E. Hurlbert) As cadeias alimentares parecem bastante lineares e simples; eles são um caminho alimentar específico da espécie dentro da teia alimentar. Por exemplo, um tubarão come um atum, que come peixe-papagaio, que comeu um coral, que comeu um fitoplâncton. Onde as espécies comem em uma cadeia alimentar é importante saber, e os cientistas definem isso com base nos chamados níveis tróficos.
Nível um são os produtores, que usam luz para fotossintetizar e produzir alimentos; estes são principalmente fitoplâncton, que formam a base de toda a cadeia alimentar oceânica e suas inúmeras cadeias. No nível dois, os herbívoros - pequenos animais de pasto, como o zooplâncton, a água-viva, os ouriços-do-mar, bem como os animais maiores, como o peixe-papagaio e as tartarugas verdes - movem-se pelo mar, pastando oportunisticamente. O nível três é composto de pequenos carnívoros como sardinhas, menhaden e outras espécies que se alimentam dos herbívoros e servem principalmente como alimento para as espécies do nível quatro, os principais predadores incluindo grandes peixes, mamíferos e pássaros - como os petréis havaianos - que coma os carnívoros menores.
Embora as cadeias alimentares sejam distintas para cada animal, porque estão interconectadas dentro de uma teia alimentar muito maior, o que acontece com a cadeia alimentar de um animal invariavelmente causa uma mudança em outras partes da teia.
Se, por exemplo, a prática de afinar tubarões esgota a população desse predador de nível quatro em uma área particular, os animais mais abaixo na cadeia alimentar dos tubarões se tornarão mais abundantes (menos tubarões para comê-los).
De repente, eles estão comendo mais dos animais abaixo deles. Espécies tangenciais à cadeia alimentar dos tubarões, que parecem não ter nada a ver com tubarões, mas dependem dos pequenos animais que desaparecem repentinamente sob maior pressão alimentar, vão ver as suas fontes alimentares perturbadas e podem também ser forçadas a comer espécies a um nível mais baixo. nível trófico. Esta é, na verdade, uma mudança trófica - a extensão da cadeia alimentar da espécie mudou.
E é isso que a química dos ossos dos petréis havaianos está revelando no norte do Pacífico. Em 2013, James e outros cientistas primeiro abordaram essa questão estudando os ossos de todas as populações reprodutivas das espécies - factíveis, porque elas só se reproduzem em ilhas específicas no Havaí.
"Cada petrel voa grandes distâncias sobre o norte do Oceano Pacífico, alimentando-se ao longo do caminho e incorporando lentamente o nitrogênio de sua dieta na proteína de seus ossos", diz James. “Imagine que tivéssemos um drone e o tivéssemos lançado sobre essa vasta área, e ele voou pelo oceano pegando amostras da teia alimentar de maneira sistemática. Depois que o petrel (ou zangão) morre, as informações sobre seus hábitos alimentares são preservadas por centenas ou milhares de anos dentro de seus ossos. Se pudermos encontrar esses ossos e extrair proteínas deles, temos uma fonte inesperada de dados sobre como as redes alimentares oceânicas mudaram em larga escala, ao longo do tempo ”.
Os cientistas não podem saber exatamente o que os pássaros comeram - esse tipo específico de informação, é claro, não pode ser armazenado nos ossos. Mas, ao interrogar a química dentro dos ossos, eles podem determinar a química dos alimentos que as aves ingeriram e, através disso, ver se uma mudança aconteceu.
"Olhando para a comida em um nível químico, há um único número químico que podemos encontrar, que diz algo sobre a cadeia alimentar das aves, que você não poderia ter se tivesse uma lista do que o pássaro comeu ontem", diz James. . "Então, há uma vantagem real em olhar para essa assinatura química se você quiser olhar para as tendências de longo prazo".
No estudo de 2013, os cientistas examinaram o nitrogênio, que é incorporado cumulativamente e previsivelmente quando um organismo come outro, e descobriu que as espécies inteiras mostraram um declínio nos isótopos de nitrogênio nos últimos 100 anos. Isso indicava que a cadeia alimentar das aves havia se tornado mais curta; em algum lugar na cadeia alimentar das aves, os animais estavam comendo em um nível trófico mais baixo.
No estudo atual, os cientistas queriam refinar sua metodologia para determinar que o estudo de 2013 havia de fato revelado uma mudança na cadeia alimentar das aves, não uma mudança causada pela química do nitrogênio na parte inferior da cadeia alimentar, como outros tinha argumentado. Desta vez, eles analisaram a relação entre dois aminoácidos específicos e seus isótopos de nitrogênio, que, quando tomados juntos, podem indicar o comprimento da cadeia alimentar daquela ave específica.
Este método mais preciso confirmou que a moderna cadeia alimentar de petréis é mais curta que a antiga, diz James.
“Existem várias etapas na cadeia alimentar que levam ao petrel, e não sabemos em que passo a mudança ocorreu”, diz ela. "É concebível que eles estejam comendo a mesma espécie de alimento, mas essas espécies estão comendo algo diferente".
Como no primeiro estudo, o novo estudo sugere que a pesca industrial, que começou em grande escala no Pacífico no início da década de 1950, deve ser considerada como uma possível fonte dessa mudança.
“Sabemos que, para muitas áreas marinhas da plataforma continental, existe esse fenômeno de pescar na cadeia alimentar - removendo muitos peixes predadores do oceano. Os predadores menores se tornam mais abundantes e precisam comer ”, diz James. Assim, o tamanho médio das capturas torna-se menor, tanto para humanos como para outras espécies.
Os novos dados dos petréis ajudarão a informar os estudos em andamento e o monitoramento das populações de peixes para ajudar a entender melhor o que aconteceu no enorme oceano que é tão desafiador para a pesquisa.
"O que somos capazes de trazer para essa história são esses dados históricos de boa qualidade, especialmente voltando para onde os seres humanos não estavam tendo nenhum efeito sobre o ecossistema oceânico", diz James.
Indo adiante, ela e outros cientistas estão expandindo suas pesquisas e aplicando a metodologia química do novo estudo a outras espécies, incluindo o albatroz-de-laysan e a cagarra de Newell. Ambos, como o petrel havaiano, nidificam no arquipélago havaiano, mas se alimentam em diferentes regiões do oceano, o que fornecerá mais informações para examinar as tendências do oceano. A cagarra de Newell está em perigo, enquanto o albatroz-de-laysan é considerado “quase ameaçado”.
"Esses espécimes do museu são notáveis pelas informações que podem fornecer sobre o passado", diz James. "Eles nos permitem aprender algumas coisas realmente inesperadas sobre a ecologia oceânica".
