Пердёж пингвинов: рыбная диета, кишечные газы и климат антарктических колоний
Пингвины питаются почти исключительно рыбой, кальмарами и крилем — диета, запускающая специфические процессы ферментации в кишечнике. В густых колониях из сотен тысяч птиц это суммируется в измеримый атмосферный эффект. То, что исследователи обнаружили в отношении кишечных газов пингвинов, не только занимательно, но и актуально для климатической науки.
Рыбная диета и её газовые последствия
Пингвины — рыбоядные птицы с пищеварительной системой, оптимизированной для морского питания. Их кишечник короткий и эффективный — рыба и криль перерабатываются быстро. Богатая белками диета производит иные кишечные газы, чем растительное питание: меньше метана, но больше азотсодержащих соединений, а при свежей рыбе — триметиламина, соединения, отвечающего за «рыбный запах». Помёт пингвинов (гуано) знаменит своим резким запахом, вызванным именно этими соединениями. Но живые пингвины также производят значительное количество кишечных газов, состоящих преимущественно из CO₂, азота и небольшого количества соединений серы. Лабораторные исследования показали, что магеллановы пингвины производят значительно больше газов после приёма пищи из рыбы, чем после криля — белковый состав пищи напрямую влияет на газообразование.
Атмосфера колонии: когда сотни тысяч пингвинов живут вместе
Колонии императорских пингвинов в Антарктике могут содержать до 50 000 птиц. Колонии магеллановых пингвинов в Патагонии насчитывают до 200 000 гнездящихся пар. Исследователи, посещающие эти колонии, сообщают об интенсивном запахе, исходящем не только от гуано, но и от дыхания живых птиц. Измерения над антарктическими колониями выявили повышенный уровень закиси азота (N₂O) — закись азота образуется при разложении азотсодержащих органических веществ и является мощным парниковым газом с потенциалом потепления в 298 раз выше, чем у CO₂. Колонии пингвинов ощутимо, пусть и в скромных масштабах, вносят вклад в местный баланс парниковых газов.
Физиология ныряния: кишечный газ под давлением
Пингвины — ныряющие птицы: императорские пингвины могут погружаться на глубину до 535 метров и задерживать дыхание до 27 минут. Это ставит физический вопрос: что происходит с кишечными газами во время ныряния? Под повышенным давлением воды (давление удваивается каждые 10 метров) кишечный газ сжимается. При всплытии он снова расширяется. Не наблюдалось, чтобы пингвины активно испускали газы под водой, — но физика этому не препятствует. Интересно, что пингвины нередко выпускают пузырьки воздуха из перьев в начале погружения, которые, предположительно, обеспечивают гидродинамическую помощь (кавитацию), снижая сопротивление. Играют ли кишечные газы здесь какую-либо роль — предмет активных исследований.
Антарктические исследования: чему нас учат газы пингвинов
Изучение газов в колониях пингвинов является частью климатических исследований, поскольку Антарктика служит эталонной зоной для доиндустриальных атмосферных условий, а изменения там особенно заметны. Популяции пингвинов находятся под прямой угрозой изменения климата: уменьшение запасов криля (из-за потепления океанов и сокращения морского льда) означает меньше пищи. В цепи обратной связи это означает меньше пингвинов, меньше гуано, меньше богатых азотом почвенных бактерий и изменение местных азотных циклов. Менее изученный аспект: гуано пингвинов является важным азотным удобрением для антарктических водорослей и мхов. «Удобрительная услуга» колонии пингвинов существенно влияет на местную экосистему. В этом смысле пердёж пингвина — как и всё, что он выделяет, — является частью более широкого элементного цикла.
Знаете ли вы?
- Над антарктическими колониями пингвинов зафиксированы повышенные концентрации закиси азота — мощного парникового газа.
- Императорские пингвины могут нырять на глубину до 535 метров — кишечный газ пропорционально сжимается под водяным давлением.
- Богатая белками рыбная диета пингвинов производит в кишечнике азотсодержащие соединения, обусловливающие характерный «запах пингвина».
- Гуано пингвинов является жизненно важным азотным удобрением для антарктических экосистем — цикл, нарушаемый сокращением популяций.
Интересный факт
Исследователи, впервые посещающие колонию императорских пингвинов, должны быть готовы к интенсивному сенсорному опыту — сочетание свежего гуано, отрыгнутой рыбы (которой кормят птенцов) и дыхания десятков тысяч птиц легендарно. Некоторые полярные исследователи описывают этот запах как «острый аммиак с рыбной основой» — значительно менее романтично, чем фотографии величественных птиц.
Источники
- 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.