Pierdzenie pingwinów: rybna dieta, gazy jelitowe i klimat antarktycznych kolonii
Pingwiny żywią się niemal wyłącznie rybami, kałamarnicami i krylem — dieta, która wywołuje specyficzne procesy fermentacji w jelitach. W gęstych koloniach liczących setki tysięcy ptaków sumuje się to w mierzalny efekt atmosferyczny. To, co naukowcy odkryli na temat gazów jelitowych pingwinów, jest nie tylko zabawne, ale ma też znaczenie dla nauki o klimacie.
Rybna dieta i jej gazowe konsekwencje
Pingwiny są ptakami rybożernymi z układem pokarmowym zoptymalizowanym pod kątem odżywiania morskiego. Ich jelito jest krótkie i wydajne — ryby i kryl są przetwarzane szybko. Bogata w białko dieta produkuje inne gazy jelitowe niż odżywianie roślinne: mniej metanu, ale więcej związków azotowych, a przy świeżych rybach — trimetyloaminy, związku odpowiedzialnego za „rybi zapach". Odchody pingwinów (guano) słyną z ostrego zapachu, wywołanego właśnie przez te związki. Jednak żyjące pingwiny produkują też znaczne ilości gazów jelitowych, składających się głównie z CO₂, azotu i niewielkich ilości związków siarki. Badania laboratoryjne wykazały, że pingwiny magellańskie produkują znacznie więcej gazów po posiłku rybnym niż po posiłku z kryla — skład białkowy pokarmu bezpośrednio wpływa na produkcję gazów.
Atmosfera kolonii: gdy setki tysięcy pingwinów żyją razem
Kolonie pingwinów cesarskich na Antarktydzie mogą liczyć nawet 50 000 ptaków. Kolonie pingwinów magellańskich w Patagonii osiągają 200 000 par lęgowych. Naukowcy odwiedzający te kolonie donoszą o intensywnym zapachu, który pochodzi nie tylko z guano, ale także z wydechów żywych ptaków. Pomiary nad antarktycznymi koloniami wykazały podwyższone poziomy podtlenku azotu (N₂O) — podtlenek azotu powstaje podczas rozkładu bogatych w azot substancji organicznych i jest silnym gazem cieplarnianym o potencjale ocieplania 298 razy wyższym niż CO₂. Kolonie pingwinów mierzalnie, choć skromnie, przyczyniają się do lokalnego bilansu gazów cieplarnianych.
Fizjologia nurkowania: gazy jelitowe pod ciśnieniem
Pingwiny są ptakami nurkującymi — pingwiny cesarskie mogą nurkować na głębokość 535 metrów i wstrzymywać oddech nawet przez 27 minut. Rodzi to pytanie fizyczne: co dzieje się z gazami jelitowymi podczas nurkowania? Pod zwiększonym ciśnieniem wody (ciśnienie podwaja się co 10 metrów) gazy jelitowe są sprężane. Podczas wynurzania ponownie się rozprężają. Nie zaobserwowano bezpośrednio, czy pingwiny aktywnie wydalają gazy pod wodą — ale fizyka temu nie stoi na przeszkodzie. Co ciekawe, pingwiny często uwalniają pęcherzyki powietrza z piór na początku nurkowania, co ma podobno zapewniać pomoc hydrodynamiczną (kawitację) poprzez zmniejszenie oporu. Czy gazy jelitowe odgrywają w tym rolę, jest przedmiotem aktywnych badań.
Badania antarktyczne: czego uczą nas gazy pingwinów
Badanie gazów w koloniach pingwinów jest częścią badań klimatycznych, ponieważ Antarktyka służy jako strefa referencyjna dla przedprzemysłowych warunków atmosferycznych — a zmiany tam są szczególnie widoczne. Populacje pingwinów są bezpośrednio zagrożone przez zmiany klimatu: mniej kryla (z powodu ocieplenia oceanów i kurczenia się lodu morskiego) oznacza mniej pożywienia. W pętli sprzężenia zwrotnego oznacza to mniej pingwinów, mniej guano, mniej bogatych w azot bakterii glebowych i zmieniające się lokalne cykle azotowe. Mniej badany aspekt: guano pingwinów jest ważnym nawozem azotowym dla antarktycznych alg i mchów. „Usługa nawożenia" kolonii pingwinów znacząco wpływa na lokalne ekosystemy. W tym sensie pieróg pingwina — jak wszystko, co pingwin wydala — jest częścią szerszego cyklu pierwiastków.
Czy wiesz, że?
- Nad antarktycznymi koloniami pingwinów zmierzono podwyższone stężenia podtlenku azotu — silnego gazu cieplarnianego.
- Pingwiny cesarskie mogą nurkować na głębokość 535 metrów — gazy jelitowe sprężają się proporcjonalnie pod ciśnieniem wody.
- Bogata w białko rybna dieta pingwinów produkuje w jelitach związki azotowe przyczyniające się do charakterystycznego „zapachu pingwina".
- Guano pingwinów jest kluczowym nawozem azotowym dla antarktycznych ekosystemów — cykl zakłócany przez malejące populacje.
Ciekawostka
Naukowcy odwiedzający kolonię pingwinów cesarskich po raz pierwszy muszą przygotować się na intensywne doznania zmysłowe — połączenie świeżego guano, zwróconej ryby (którą karmione są pisklęta) i wydechów dziesiątek tysięcy ptaków jest legendarne. Niektórzy polarni badacze opisują zapach jako „ostry amoniak z rybną bazą" — znacznie mniej romantyczny niż zdjęcia majestatycznych ptaków sugerują.
Źródła
- Wienecke, B. et al. (2007). Emperor penguin colonies. Polar Biology.
- Trathan, P.N. et al. (2015). Penguin breeding success. PLOS ONE.
- Riddick, S.N. et al. (2012). Measurement of nitrous oxide from penguins. Atmospheric Environment.