Suurimman osan vaeltavasta elämästään havaijilainen petrel on mysteeri, joka matkustaa salaperäisessä paikassa. Palattuaan maahan - vain muutamille erityisille saarille Havaijilla - vain pesäkseen ja jalostukseen, nämä pelagiset linnut, jotka ovat olleet uhanalaisten lajien luettelossa vuodesta 1967, ovat ensisijaisesti Tyynenmeren pohjoisen pohjarangattomia, laaja avaruus päiväntasaajan ja Alaskan välillä. Aleutian saaret.
Sellaisenaan ne ovat laaja-alaisia lajeja valtavassa ekosysteemissä, jotka kiertävät tutkijoita, jotka pyrkivät ymmärtämään, miten ilmastonmuutos, teolliset kalastuskäytännöt ja muut luonnolliset, inhimilliset ja vaikutteet vaikuttavat Tyynen valtamereen. Nyt näiden lintujen - jotkut jopa 2000 vuotta vanhat - luut tarjoavat tutkijoille ainutlaatuisen ikkunan tämän valtameren ekologiseen menneisyyteen sekä perustiedot, joiden avulla ymmärretään paremmin sen nykyisyys ja pohditaan tulevaisuutta.
Äskettäisen tutkimuksen, joka julkaistiin Proceedings of the Royal Society B: ssä, tulokset osoittavat, kuinka luiden kemian tarkempi tutkimus vahvistaa muutoksen Pohjois-Tyynenmeren ruokaverkossa - monimutkaisessa, toisiinsa yhteydessä olevassa ravintoketjujen verkossa, joka ylläpitää kaikkia lajeja mikroskooppisimmasta planktonista jättiläiselle siniselle valaalle. Pohjimmiltaan luut kertovat tutkijoille, että piikkien ruokaketju on viimeisen 100 vuoden aikana kasvanut lyhyemmäksi.
Kuinka ja miksi ei ole selvää, mutta ymmärtää, missä laji syö ruokaketjussa, on yhtä kriittinen - ja pitkällä aikavälillä vielä tärkeämpää - kuin mitä se syö.
Joten nämä tiedot ja uudet menetelmät, joita tutkijat käyttävät luiden kuulusteluun itse, tarjoavat tavan aloittaa vastaus näihin kysymyksiin.
”Jos tässä ekosysteemissä tapahtuu suuria muutoksia, ja emme voi mitenkään mitata kuinka nopeasti ja kuinka suuret muutokset ovat, niin meillä on vaikea hallita resursseja. Meidän on vaikea ennustaa, voisiko olla käännekohtaa, jossa voisi tapahtua vielä suurempia muutoksia ”, kertoo tutkimuksen eläintieteilijä ja Smithsonianin kansallisen luonnontieteellisen museon lintujen kuraattori Helen James, joka on tutkimuksen avustaja. .
Nämä luut, monet niistä luonnonhistoriallisesta museosta ja muista museoista, samoin kuin viimeaikaiset linnut, antavat tutkijoille mahdollisuuden kertoa korvaamaton pitkäaikainen tarina tuhansia vuosia sitten nykypäivään.
"Kun sinulla on perustiedot tällaiselle tiedolle, näytteenoton jatkaminen tulevaisuuteen voi olla hieno tapa havaita ekosysteemien stressin merkkejä", James sanoo.
Arkeologiset luut ja pääkallo (vasemmalla) ja moderni kallo (oikealla) havaijilaisesta petrelistä, joita pidetään Smithsonianin kansallisen luonnonhistorian museon kokoelmissa. Arkeologiset luut ovat noin kaksi vuosisataa vanhoja. (Brittany M. Hance) 
Biokemialliset signaalit 200-vuotiaiden rintareppujen (yläosa) ja nykyaikaisten näytteiden (alaosa) luissa ja kalloissa voivat tarjota arvokkaan kuvan suuriin muutoksiin valtameren ruokarainoissa ajan myötä. (Donald E. Hurlbert) 
"Nämä museonäytteet ovat merkittäviä niiden tietojen avulla, joita he voivat antaa menneisyydestä", Helen James sanoo. (Donald E. Hurlbert) Ruokaketjut vaikuttavat melko lineaarisilta ja yksinkertaisilta; ne ovat lajin erityinen syömisreitti ruokaverkossa. Esimerkiksi hai syö tonnikalaa, joka on syönyt papukaijakalaa, syönyt korallia, joka on syönyt kasviplanktonia. Mistä lajit syövät ravintoketjussa, on tärkeää tietää, ja tutkijat määrittelevät sen sen perusteella, mitä kutsutaan troofisiksi tasoiksi.
Ensimmäinen taso ovat tuottajia, jotka käyttävät valoa fotosynteesiin ja ruoan tuottamiseen. nämä ovat pääasiassa kasviplanktonia, jotka muodostavat perustan koko valtamerelliselle ruokaverkolle ja sen lukemattomille ketjuille. Tasolla 2 kasvissyöjät - pienet laiduntavat eläimet, kuten eläinplanktoni, meduusat, merisiilit, sekä suuret eläimet, kuten papukaija ja vihreät kilpikonnat - liikkuvat meren läpi laiduntaen opportunistisesti. Tason 3 muodostavat pienet lihansyöjät, kuten sardiinit, menhadenit ja muut kasvit, jotka ruokkivat ruohokasveja ja toimivat pääasiassa ruokana lajeille neljällä tasolla. Yläpetoeläimet sisältävät suuret kalat, nisäkkäät ja linnut - kuten Havaijin rippelit -, jotka syö pienempiä lihansyöjiä.
Vaikka ruokaketjut ovat kullekin eläimelle erilaisia, koska ne ovat kytkettyinä toisiinsa paljon suuremmassa ravintoverkossa, yhden eläimen ravintoketjuun tapahtuva aiheuttaa aina muutoksen muualla verkossa.
Jos esimerkiksi haiden eväskäytäntö köyhdyttää tämän tason neljän petoeläimen populaatiota tietyllä alueella, haiden ravintoketjussa myöhemmin elävät eläimet tulevat lisääntymään (vähemmän haita syö niitä).
Yhtäkkiä he syövät enemmän alla olevia eläimiä. Haiden ravintoketjuun tangentiaaliset lajit, joilla ei näytä olevan mitään tekemistä haiden kanssa, mutta jotka riippuvat pienemmistä eläimistä, jotka katoavat yhtäkkiä suuremman ruokintapaineen alaisena, näkevät ravintolähteet häiriintyneinä ja voivat myös joutua syömään lajeja alhaisemmalla tasolla troofinen taso. Tämä on käytännössä troofista muutosta - lajin ravintoketjun pituus on muuttunut.
Ja tämä on mitä Havaijin petrelien luiden kemia paljastaa Pohjois-Tyynellämerellä. Vuonna 2013 James ja muut tutkijat lähestyivät ensin tätä kysymystä tutkimalla jokaisen lajin jalostuspopulaation luita - suoritettavia, koska ne lisääntyvät vain tietyillä Havaijin saarilla.
"Jokainen petrelli lentää pitkiä matkoja pohjoisen Tyynenmeren yli, ruokkien matkan varrella ja sisällyttäen hitaasti ruokavalionsa typpeä luiden proteiineihin", James sanoo. ”Kuvittele, että meillä oli drooni ja vapautti sen tämän valtavan alueen yli, ja se lensi valtameren yli ottaen näytteitä ruokaverkosta systemaattisesti. Kun petrel (tai drone) kuolee, sen ruokintotottumuksista tiedot säilyvät satojen tai tuhansien vuosien ajan luissa. Jos löydämme nuo luut ja eristämme niistä proteiineja, meillä on odottamaton tietolähde siitä, kuinka valtameriravintoverkot ovat muuttuneet laajassa mitassa ajan kuluessa. "
Tutkijat eivät voi tietää tarkalleen, mitä linnut ovat syöneet - sitä erityistä tietoa ei tietenkään voida säilyttää luissa. Mutta kuulusteltuaan luiden sisällä olevaa kemiaa, he voivat määritellä lintujen syömien ruokien kemia ja nähdä tämän kautta, onko tapahtunut muutosta.
"Kun tarkastellaan ruokaa kemiallisella tasolla, saamme yhden kemiallisen numeron, joka kertoo jotain lintujen ravintoketjusta, jota et voisi olla, jos sinulla olisi vain luettelo linnun söimistä eilen", James sanoo . "Joten tällä kemiallisella allekirjoituksella on todellinen etu, jos haluat tarkastella pitkän aikavälin suuntauksia."
Vuoden 2013 tutkimuksessa tutkijat tutkivat typpeä, joka sisällytetään kumulatiivisesti ja ennustettavasti, kun yksi organismi syö toista, ja havaitsivat, että koko laji osoitti typen isotooppien laskua viimeisen 100 vuoden aikana. Tämä osoitti, että lintujen ravintoketju oli lyhentynyt; jossain lintujen ravintoketjussa eläimet syövät alemmalla troofisella tasolla.
Tässä tutkimuksessa tutkijat halusivat tarkentaa menetelmäänsä määrittääkseen, että vuoden 2013 tutkimuksessa oli todella paljastunut lintujen ravintoketjun muutos, ei muutos, joka johtui ravintoketjun alaosassa olevan typen kemiasta, kuten muut oli väittänyt. Tällä kertaa he tarkastelivat kahden spesifisen aminohapon ja niiden typpi-isotooppien välistä suhdetta, mikä voi yhdessä osoittaa kyseisen linnun ravintoketjun pituuden.
Tämä tarkempi menetelmä vahvisti, että petrelien nykyaikainen ruokaketju on lyhyempi kuin muinainen, James sanoo.
"Ruokaketjussa on useita vaiheita, jotka johtavat petoliin, ja emme tiedä, missä vaiheessa muutos tapahtui", hän sanoo. "On ajateltavissa, että he syövät samoja ruokia, mutta nuo lajit syövät jotain erilaista."
Kuten ensimmäisessä tutkimuksessa, uuden tutkimuksen mukaan teollisuuden kalastusta, joka aloitettiin laajassa mittakaavassa Tyynenmeren alueella 1950-luvun alkupuolella, on pidettävä mahdollisena muutoksen lähteenä.
”Tiedämme, että monilla mannerjalustan merialueilla on tämä ilmiö kalastuksesta ravintoverkosta - poistetaan paljon suuria saalistuskaloja merestä. Pienemmistä saalistajista tulee runsaampia, ja heidän on syödä ”, James sanoo. Siten keskimääräinen saaliskoko pienenee sekä ihmisillä että muilla lajeilla.
Uudet tiedot teräluuista antavat tietoa jatkuvista tutkimuksista ja kalakantojen seurannasta, jotta voidaan ymmärtää paremmin, mitä valtavaan valtamereen on tapahtunut, ja tutkimus on niin haastava.
"Mitä pystymme tuomaan tarinaan, on tämä laadukas historiallinen tieto, etenkin palaten sinne, missä ihmisillä ei ollut mitään vaikutusta valtameren ekosysteemiin", James sanoo.
Jatkossa hän ja muut tutkijat laajentavat tutkimustaan ja soveltavat uuden tutkimuksen kemiallisia menetelmiä muihin lajeihin, kuten Laysan albatrossiin ja Newellin leikkausveteen. Molemmat, kuten havaijilainen petrel, pesivät Havaijin saaristossa, mutta he rehuavat meren eri alueilla, mikä antaa lisätietoja valtameren laajuisten suuntausten tutkimiseksi. Newellin leikkausvesi on vaarassa, kun taas Laysanin albatrossiä pidetään ”lähes uhanalaisena”.
"Nämä museonäytteet ovat merkittäviä niiden tietojen avulla, joita he voivat antaa menneisyydestä", James sanoo. "Niiden avulla voimme oppia todella odottamattomia asioita meriekologiasta."
