Van bovenaf lijken ze op kleine zwart-witte beeldjes, op hun plaats bevroren en behorend tot een verleden wereld. Keizerspinguïns zijn, in veel opzichten, buitenaards, geëvolueerd om de zwaarste winters op aarde te overleven. Door een zoomlens van 400 millimeter die uit een helikopterraam is geplaatst, verschijnen de gekoppelde paren als antieke porseleinen zoutvaatjes met peper op een stoffige ijsplank.
Antarctica is niet voor bangeriken. Honderd jaar lang zijn ontdekkingsreizigers en biologen gebiologeerd door zijn brutaliteit. Het is daarom logisch dat we gefascineerd zouden zijn door de enige soort die probeert door de meedogenloze winters van het continent te broeden. We hebben de marsen, triomfen en ei-doorbraken van de Cape Crozier Emperor pinguïnkolonie op het zilveren scherm gevolgd. Tien jaar lang hebben onze satellieten foto's gemaakt van de 53 andere bekende kolonies, wanneer wolkenloze dagen en banen op één lijn liggen. Nu bundelen we een internationale inspanning om te zien of deze beelden vanuit de ruimte ons voor het eerst kunnen vertellen hoeveel keizerspinguïns er nog in de wereld zijn.
Keizerspinguïn volwassenen en kuikens op Cape Crozier op 29 oktober 2018. (Sara Labrousse / David Iles) "Het meeste van wat we weten over keizerspinguïnpopulaties komt uit slechts een paar goed bestudeerde kolonies. We weten eigenlijk niet zeker hoe de meeste populaties het doen", zegt Dave Iles, een postdoctoraal onderzoeker aan het Woods Hole Oceanographic Institute in Massachusetts. "Maar satellietgegevens zullen dat volledig veranderen."
Iles maakt deel uit van het team van wetenschappers die testen of hoge-resolutiebeelden van satellieten kunnen worden gebruikt om bij te houden welke kolonies groeien en welke het risico lopen in te storten. Naar aanleiding van klimaatmodellen die wijdverspreide dalingen in zee-ijs voorspellen tegen het einde van de eeuw, zijn de verwachte dalingen van keizerspinguïns zo dramatisch dat sommige experts proberen deze op te nemen in het kader van de Endangered Species Act. Maar om dit te doen, is een internationale samenwerking vereist om elke laatste vogel met de hand te tellen.
Universitair docent Mariene wetenschappen Michelle LaRue leidt de leiding op het McMurdo US Antarctic Research Station. Ze is onlangs verhuisd van de Universiteit van Minnesota naar de Universiteit van Canterbury in Nieuw-Zeeland, deels om dichter bij de Antarctische haven te zijn. LaRue voelt zich kalm in de vorstelijke aanwezigheid van keizerspinguïns. Ze veranderde een taak in kaart brengen van Antarctische habitatgegevens van een bureau in Minnesota in een carrière die de meest charismatische beesten van Antarctica in de gaten hield, waaronder Weddell Seals en Adelie-pinguïns - de kleinere, gekke neven van de keizer. Op deze reis naar Antarctica, haar zevende, stelde LaRue een team samen om te helpen bij het matchen van afbeeldingen van keizerspinguïnkolonies genomen vanuit helikopters met die van veel verder via de satelliet. De expeditie bezocht zeven kolonies langs de Ross Sea nabij de McMurdo-basis en telde vijf keer de dichtstbijzijnde kolonie om te peilen hoeveel pinguïnaantallen van dag tot dag fluctueren.
"Voor het eerst zullen we empirisch kunnen zeggen hoeveel keizerspinguïns er zijn geweest en hoe die populaties in tien jaar zijn veranderd, " zegt LaRue. "Tot op de dag van vandaag is het werk dat is gedaan allemaal modelleren."
Teamfoto: van L tot R, Michelle LaRue, Leo Salas, piloot Jesse Clayton, co-piloot Chris Hilbert, Michelle Lacey, Dave Iles en Sara Labrousse. (McMurdo Research Station) Terug bij het Woods Hole Oceanographic Institute in Massachusetts is de vrouw achter de modellen Stef Jenouvrier, een Franse zeevogelecoloog die de reactie van dierenpopulaties op klimaatverandering bestudeert. Zij en postdoctoraal onderzoeker Sara Labrousse, ook uit Frankrijk, werken samen met LaRue, Iles en Leonardo Salas, een kwantitatieve ecoloog met Point Blue Conservation Science, om een decennium van gegevens uit satellietbeelden te combineren met ecologische modellen van hoe dierenpopulaties fluctueren in de tijd . Hun doel is om beter te begrijpen hoe keizerspinguïns vergaan terwijl het ijs opwarmt en verandert als reactie op klimaatverandering.
Jenouvrier zegt dat ze nooit een vogelkijker is geweest, maar het project binnen is gelokt door de beschikbaarheid van gegevens over deze mysterieuze Antarctische Aves . Nu is Jenouvrier verslaafd, en ze is ook verslaafd aan Labrousse, een Olympische concurrent van 2012 in synchroonzwemmen die haar onderwaterreferenties heeft omgezet in een doctoraat op zeeolifanten, grote roofdieren die jagen onder het Antarctische ijs.
Samen met de rest van het internationale Antarctische keizerpinguïnonderzoeksteam hopen ze in kaart te brengen hoe keizerspinguïns zich op het ijs verplaatsen om voedsel, warmte en vrienden te vinden - en om te bepalen hoeveel van deze dieren er nog zijn. In 2009 schatten computermodellen een populatie van 600.000 personen. Het is tijd om te zien hoe het met ze gaat.
Kaart van Antarctica met de locatie van McMurdo Antarctic Research Station (links) en een kaart van keizerspinguïnkolonies in de buurt van MucMurdo langs de Ross Sea (rechts). (Afbeeldingen met dank aan Sara Labrousse.) ************
De eerste dag in de lucht telt het team 1.536 pinguïns van aan elkaar genaaide foto's die ze hebben genomen van de kolonie Cape Crozier, genesteld in een beschutte scheur in het ijs. Iles en Labrousse schieten de foto's uit de ramen van de helikopter terwijl Salas aantekeningen maakt, stuurt LaRue en de piloot, Jesse Clayton, cirkelt hoog boven om het gedrag van de kolonie niet te verstoren. Op de volgende categorie twee dagen - wanneer harde wind en slecht zicht alle vluchten raken - bestelt het team pizza en vergelijkt het aantal pinguïns vanuit luchtfoto's en satellietbeelden.
Iles heeft eerder in ijzige randen van de aarde gewerkt. Hij bracht acht zomers door met het bestuderen van hoe sneeuwganzen reageren op de klimaatverandering in Manitoba, Canada, terwijl hij door poolmist waakt over ijsberen met een vervelende gewoonte om op te gaan in witte rotsen. Dit is zijn eerste reis naar het zuidelijke poolgebied, en het is de eerste keer dat zijn koffie bevroren is terwijl hij buiten loopt tussen twee onderzoeksgebouwen.
De schaal van Antarctica is moeilijk onder woorden te brengen, zegt Iles. Een actieve vulkaan achter het McMurdo-station spuugt regelmatig vuurballen in de lucht. Een 13.000-voet berg stijgt in een weersysteem dat zelfs doorgewinterde Everest-reddingspiloten intimideert. En een 100 jaar oud zeehondenkarkas achtergelaten door vroege ontdekkingsreizigers ziet eruit alsof het gisteren was opengesneden, zijn olieachtige ingewanden op het ijs gemorst, perfect bewaard gebleven.
Het team creëerde dit complete beeld van de pinguïnkolonie van Cape Crozier door honderden afbeeldingen van verschillende engelen met een zoom van 400 mm samen te voegen terwijl de helikopter over de kolonie vloog. (Sara Labrousse) Ondanks alles dat Antarctica constant houdt - zijn bijtende winden, zijn onbarmhartige kou, zijn belofte van een enorm maar dodelijk avontuur - het platform waarop het bestaat, verandert voortdurend. De winter duurt van maart tot oktober. Na de allerlaatste zonsopgang van de zomer, wanneer de meeste onderzoekers zijn teruggekeerd naar hun vasteland in het voorjaar van het noordelijk halfrond, dalen de temperaturen in Antarctica en begint het oppervlak van de oceaan te bevriezen. Eerst verspreidt het zich als een dunne laag vetijs. Dan vormt zich pannenkoekijs terwijl de vettige lagen dikker worden. Een stapel pannenkoeken wordt als driftijs naar zee gebracht of het vasteland in geduwd om pakijs te vormen, dat habitat zal worden voor soorten zoals zeehonden, sneeuwstormvogels en pinguïns Adelie wanneer ze terugkeren in latere, betere maanden. Keizerspinguïns vertrouwen op zowel pakijs als snel ijs, of land-snel ijs, dat zich langs de kustlijnen vormt in ondiepe bathymetrie. Terwijl de mondiale temperaturen en oceanen warm worden, kan al deze leefomgeving het risico lopen weg te smelten. Op Antarctica is echter niets zo eenvoudig.
"Tot nu toe zijn de veranderingen in het zee-ijs zeker niet toegeschreven aan klimaatverandering", zegt Jenouvrier. "De natuurlijke variatie in Antarctica is zo groot dat het moeilijk is om de exacte invloed van klimaatverandering te bepalen. Het is niet zo duidelijk als in het Noordpoolgebied, waar we weten dat zee-ijs smelt. De weerpatronen op Antarctica zijn complexer."
"Je hebt veel verschillende systemen die samen veranderen", voegt Labrousse eraan toe.
Antarctische zeebodem. (Steve Clabuesch) ************
Phil Trathan, een conservatiebioloog bij de British Antarctic Survey, volgt ook keizerspinguïns met behulp van satellietbeelden en heeft in het verleden samengewerkt met LaRue en Jenouvrier. Hij werkt aan het tellen van kolonies in de buurt van het British Research Station, ongeveer 2000 mijl afstand aan de andere kant van de Zuidpool van McMurdo. Beide groepen maken deel uit van een breder netwerk van 'Emp-onderzoekers', zoals Trathan ze noemt. Vorig jaar deed zijn bemanning fly-overs om de 15 keizerkolonies tussen 0- en 19-graden west te bewaken.
De kolonie die het dichtst bij het Britse station ligt, is echter verdwenen. Tot nu toe kan de bemanning van Trathan niet uitleggen wat er met hun zeevogelburen is gebeurd. Hij zou graag terug willen keren naar Antarctica om de verloren kolonie te zoeken, maar kolonies in het Weddell Sea-gebied zijn moeilijk toegankelijk. Pinguïns vertrouwen op elkaar voor warmte, dus afnemende kolonies geven vaak hun post op en sluiten zich aan bij een andere nabijgelegen groep. Maar pinguïns kunnen niet worden gevolgd met GPS-halsbanden, om ethische en praktische redenen, en wetenschappers hebben geen manier om zeker te weten wat er van een verdwenen kolonie is geworden.
De verdwijning is een van de mysteries die een gedetailleerde satellietbeeldkaart van keizerspinguïns kan helpen oplossen. Wanneer alle wetenschappers in het Emp-netwerk hun telling bij elkaar optellen, hebben ze gegevens over hoeveel individuen in elk van de 54 pinguïnkolonies wonen en hoeveel ze in de loop van de tijd tussen kolonies wisselen en zich mengen met andere groepen terwijl ze hun ijzige wereld doorkruisen .
"Als een paar pinguïns in een opstappatroon rond het continent bewegen, helpt de hele soort eigenlijk, " zegt Trathan. Maar dergelijke veranderingen maken het welzijn van individuele kolonies moeilijk te beoordelen.
Naast het mogelijk maken van groepen om te combineren voor grotere verzamelwarmte, helpt dit kolonie-uitwisselingsgedrag de pinguïngenetica te diversifiëren, waardoor de hele soort robuuster wordt voor nieuwe omstandigheden. Jenouvrier begint net genetische informatie op te nemen in haar modellen van populatiedynamica. Bevestigend dat satellietbeelden alle pinguïns op verschillende locaties op het continent kunnen verklaren, geeft haar modellen de ruggengraat om beleidsbeslissingen over pinguïns te sturen.
Trathan zit in de pinguïnspecialistengroep van de International Union for Conservation of Nature (IUCN) die toezicht houdt op bedreigde diersoorten. Het is een ingewikkeld proces, en volgens hem is de wetenschap de eerste stap, gevolgd door het overwegen van beleidsopties en de voordelen van het vermelden van een soort als bedreigd. Trathan is getuige geweest van een afname van de hoeveelheid snel ijs waar pinguïns broeden naast het verdwijnen van hele kolonies. Maar hij wacht op cijfers van de rest van het Emp-netwerk voordat hij een beslissing neemt of de soort moet worden vermeld.
Keizerspinguïns bezoeken Tent Island. (Michelle LaRue) John Hocevar is voorstander van meer onmiddellijke bescherming. Als directeur van de campagne Protect the Oceans van Greenpeace sinds 2004, denkt Hocevar niet dat we het ons kunnen veroorloven te wachten op overheidsvoorschriften om mariene ecosystemen te beschermen. Nu het Antarctische schiereiland sneller opwarmt dan bijna elke andere regio op aarde, zegt hij dat de toekomst van keizerspinguïns nu actie vereist.
"De grootste zorgen zijn klimaatverandering en visserij, " zegt Hocevar. "We beginnen krimpdalingen in belangrijke gebieden te zien. Tegelijkertijd hebben we industriële installaties die krill direct opzuigen. Zonder krill in de buurt zouden pinguïns echt in de problemen zitten. Als je een pinguïn bent, hoe langer je om te vertrekken om voedsel te vinden en je kuiken kwetsbaar te maken voor roofdieren, hoe slechter je overlevingskansen. "
Hocevar heeft de krill-situatie uit de eerste hand gezien. Hij was vorig jaar in Antarctica om een onderzeeër op de ijzige zeebodem te besturen om een gebied te onderzoeken dat werd voorgesteld voor een nieuw marien reservaat. Pinguïns omcirkelden de boot van het team terwijl ze de onderzeeër op het dek klaarmaakten. Terwijl Hocevar afdaalde, zag hij hoe de vogels op krill jaagden en door het ijskoude, heldere water visten. Beneden in de donkere wateren beneden, vond zijn team microplastics in elke zeebodemtrawl die ze omhoog trokken, waarvan Hocevar denkt dat het een ondergewaardeerde bedreiging voor pinguïns kan zijn.
"Een deel van de oplossing voor het behoud van pinguïns en elk ander dier is om weg te komen van het idee dat we iets één keer kunnen gebruiken en weggooien, " zegt Hocevar. "Er is echt geen 'weg'."
Chinese lange tien krill-vangstschepen in South Bay, Livingston Island, Antarctica (links). Krill is een kritisch onderdeel van het Antarctische voedselweb en levert voedsel voor vissen, walvissen, zeehonden, pinguïns en ongewervelde zeedieren (rechts). (Links: Credit Paul Hilton / Greenpeace Rechts: Christian Aslund / Greenpeace) De groep van Hocevar gebruikt satellietbeelden om het vissen met piraten, ontbossing en olielozingen te volgen. Hij is optimistisch over wat het werk van LaRue en Jenouvrier met behulp van satellietbeelden zal bijdragen aan het behoud van de keizerspinguïn. Het ontwikkelen van managementplannen waar wetenschappers vertrouwen in hebben, vereist inzicht in de basisvragen over hoeveel keizerspinguïns er nog zijn en hoe hun populaties groeien en krimpen. In het verleden maakten de enorme praktische uitdagingen van reizen om alle 54 kolonies te monitoren, gecombineerd met de snelle veranderingen in Antarctische omstandigheden, dit tot een Mt. Erebus-sized taak. Het kunnen modelleren van verandering via satelliet biedt nieuwe hoop.
Om de berekening aan te pakken, heeft LaRue Heather Lynch ingeschakeld op de Stony Brook University in New York. Lynch onderzoekt statistische toepassingen voor instandhoudingsbiologische raadsels, zoals overleven in zoogdieren en biodiversiteitspatronen van dendritische netwerken. Wanneer het "Emp-netwerk" klaar is met het handmatig tellen van de pinguïns in alle 54 kolonies, zal Lynch proberen een computer te trainen om hun resultaten te repliceren.
"Het pie-in-the-sky-doel dat er op een gegeven moment een afbeelding in dit programma kan worden ingevoerd, en aan de andere kant zou het ons gewoon vertellen hoeveel pinguïns er zijn", zegt LaRue. Zonder ogen in een omloopbaan zou het bijhouden van dergelijke tellingen vrijwel onmogelijk zijn.
Pinguïns tellen op basis van beelden op een computerscherm. (Sara Labrousse) ***********
Zelfs als toekomstige computers en satellieten samenspannen om pinguïns te tellen zonder onze hulp, zullen wetenschappers nog steeds naar Antarctica moeten reizen om de afwijkingen te observeren die een algoritme zou missen. Terwijl ze voor de derde keer rond de Cape Crozier Emperor-pinguïnkolonie cirkelden, zag Iles een donkere guanovlek op het ijs in de verte. Omdat hij dacht dat het een kleinere buitenpost was van het fokken van keizerspinguïns die ze op eerdere vluchten hadden gemist - guanovlekken zijn een nuttige indicator voor kolonies van bovenaf - vroeg hij de piloot om het te onderzoeken. Het bleek een groep van 400 Adelie-pinguïns te zijn, die meestal op rotshopen leven en waarvan niet bekend is dat ze guanovlekken op het ijs achterlaten.
"Ik nam onmiddellijk contact op met de pinguïnexperts van Adelie en vroeg hen 'Wat is dit? Heb je dit eerder gezien?' LaRue zegt.
Adeliepinguïns die op ijs leven in plaats van op rotsen waren in de jaren 70 gedocumenteerd, maar het is zeldzaam en was nog nooit eerder in zulke aantallen gezien. Toen ze de luchtfoto's bekeken, merkte het team kleine divets op in het ijs, gelijkmatig verdeeld, wat nestactiviteiten suggereerde. Deze ontdekking zou de algoritmen van Lynch kunnen bemoeilijken, omdat werd aangenomen dat guanovlekken op ijs de aanwezigheid van een keizerlijke kolonie aangeven. Nu moet rekening worden gehouden met de mogelijkheid dat dergelijke vlekken van Adelie-pinguïns zijn. Maar LaRue denkt dat de waarneming meer zegt over de veranderende manieren van Adelie-pinguïns, de transformaties van Antarctica in het algemeen en de altijd aanwezige behoefte om terug te keren naar het ijs om meer te weten te komen.
Keizer en Adelie Penguins delen een stuk drijfijs in de Zuidelijke Oceaan. (Jiri Rezac / Greenpeace) Voor nu beschikt het team over alle gegevens die het nodig heeft, met succes alle zeven doelwitvolken bezocht en de Cape Crozier-vogels op vijf afzonderlijke dagen geteld. Ze zullen de informatie gebruiken om rekening te houden met dagelijkse schommelingen in modellen van keizerspinguïnpopulaties. Nu het ijsavontuur is ingepakt, is er genoeg wetenschappelijke verveling voor de boeg.
"Het was echt leuk om eruit te komen, " zegt Labrousse, "omdat ik meestal alleen satellietbeelden op mijn computer bekijk."
In de komende jaren, terwijl het team porseleinen beeldjes in foto's blijft tellen, terwijl Lynch computers traint om te tellen, terwijl Trathan wacht op de oproep aan de IUCN-bijeenkomst voor zeevogelspecialisten, en terwijl het Antarctische ijs smelt, vervolgens bevriest om te smeren en vervolgens pannenkoek, pak dan ijs, de keizerspinguïns zullen hun kuikens blijven opvoeden temidden van winterblizzards zoals ze altijd hebben gedaan. In de tussentijd suggereert Hocevar dat inspanningen om steenkool te vervangen door hernieuwbare energie, viskanalen met mariene heiligdommen en kunststoffen voor eenmalig gebruik met herbruikbare containers, de kansen kunnen vergroten dat we keizerspinguïns vinden voor nog eens honderd jaar.
Alle onderzoeksfoto's van keizerspinguïns gemaakt onder Antarctic Conservation Act vergunning # 2019-006.
