Les sceaux de recherche de nourriture permettent aux scientifiques de mesurer l’abondance des poissons à travers le vaste océan Pacifique
Au cours des 60 dernières années, les biologistes marins de l’UC Santa Cruz ont surveillé le comportement des phoques d’éléphants du Nord qui se rendent vers la réserve naturelle d’Año Nuevo à proximité. Avec les phoques qui se rassemblaient sur la plage par milliers pour se reproduire et mue, les générations de chercheurs ont pu amasser plus de 350 000 observations sur plus de 50 000 sceaux.
Avec l’aide de technologies puissantes et de l’intrépidité de se rapprocher suffisamment pour étiqueter, peser et observer soigneusement ces mammifères marins bruyants et débordés, le projet de recherche à long terme propose des données historiques et en temps réel sur leur forme physique, la réussite de la recherche de la recherche, à chez – Comportement et dynamique de la population.
Roxanne Beltran est ensuite en ligne pour diriger le projet, et sa nouvelle étude est publiée le 14 février comme histoire de couverture pour Science Les rapports selon lesquels les sceaux peuvent essentiellement agir comme des « capteurs intelligents » pour surveiller les populations de poissons dans la « zone crépusculaire » étrangement faible de l’océan. Il s’agit de la couche d’eau entre 200 et 1 000 mètres sous le niveau de la mer, où la pénétration du soleil s’arrête presque, et les outils de surveillance de l’océan d’aujourd’hui ne peuvent pas atteindre facilement. Les navires et les bouées flottantes ne permettent que des mesures d’une petite fraction de l’océan, tandis que les satellites ne peuvent pas mesurer sous la surface où les poissons se produisent.
Surtout, cette zone contient la majorité de la biomasse des poissons de la planète. Parce que c’est également là que les phoques se nourrissent, les sceaux dont le succès de recherche de nourriture est suivi peut fournir un moyen auparavant impossible de mesurer la disponibilité des populations de poissons à travers un vaste océan. Cela, a déclaré Beltran, représente une découverte importante car les humains envisagent de récolter ces populations de poissons pour satisfaire le besoin toujours croissant de l’humanité pour les aliments riches en protéines.
« Compte tenu de l’importance de l’océan pour la séquestration du carbone, la régulation du climat, la production d’oxygène et les aliments pour des milliards de personnes, il est urgent de mesurer les changements dans les écosystèmes marins », a déclaré Beltran, professeur adjoint d’écologie et de biologie évolutive. « Nos recherches montrent que l’étendue de la recherche de nourriture et des millions de tentatives d’alimentation de SEALS ELEPHANT en font une fantastique sentinelle d’écosystème, à la fois pour les populations de poissons et les meilleurs prédateurs de l’océan. »
Pour le contexte, chaque sceau fait une moyenne d’environ 75 000 tentatives de nourriture pendant un voyage de sept mois et d’environ 6 000 miles à travers l’océan Pacifique. Cela signifie que le suivi seulement 14 scellées par an pourrait fournir des estimations de la disponibilité des poissons dans 4,4 millions de kilomètres cubes de volume océanique.
Au-delà de cela, peser les phoques permet également aux chercheurs de mesurer les fluctuations à long terme de l’abondance des proies. Et à mesure que les flottes commerciales augmentent la profondeur et l’étendue de leur récolte pour satisfaire la demande, la gestion durable des pêches nécessite d’évaluer la taille des populations de poissons et comment elles réagissent au changement environnemental.
Rendoir les étudiants à travers des publications
Outre la promesse de fournir une visibilité dans la mystérieuse zone mésopelagique de l’océan, cette étude se distingue également d’une autre raison: le document est co-écrit par 14 étudiants de premier cycle qui ont suivi un cours de terrain immersif et basé sur une enquête enseigné par Beltran et Año Reserve Directric Patrick Robinson dans lequel les étudiants ont entrepris des projets analysant les six décennies de données du programme de recherche SEAL. Dans le cours, qui continue d’être proposé à UC Santa Cruz, les étudiants participent au travail sur le terrain, apprennent à générer des questions scientifiques, à effectuer des analyses de données exploratoires et à présenter leurs résultats grâce à la pratique mentorée.
« Nous voulons que les étudiants se sentent comme s’ils font partie d’une communauté de scientifiques », a déclaré Allison Payne, étudiante diplômée du Beltran Lab qui a été assistante pédagogique du cours. « C’est une opportunité incroyable pour les étudiants et les instructeurs de collaborer sur les sciences du monde réel, et cela renforce la confiance des étudiants dans la navigation dans le processus scientifique. »
Payne a récemment dirigé la publication d’un autre article de recherche avec des étudiants co-auteurs d’une autre offre du cours sur le terrain, dans ce cas, en examinant comment le succès reproductif des sceaux d’éléphant diminue après que les sceaux atteignent l’âge privilégié.
Au début du cours en 2022, les étudiants ont réfléchi à des sujets de recherche et ont choisi d’étudier comment les cohortes de sceaux ont réussi à différentes années. Chaque paire d’étudiants a abordé un sous-ensemble du projet. Un étudiant de premier cycle, Madi Reed, a téléchargé les données océanographiques pour tester des hypothèses sur les liens entre les conditions océanographiques et la probabilité que les chiots de sceau vivent assez longtemps pour produire leurs propres chiots.
Reed (Rachel Carson ’22, biologie marine) a découvert des fluctuations spectaculaires de la survie des phoques d’éléphant et du succès de la reproduction au cours des quatre dernières décennies fortement liées aux conditions de l’océan où elles se nourrissent. « C’était vraiment excitant de découvrir directement la façon dont les concepts que nous avons appris dans nos classes pouvaient être appliqués à de vraies recherches », a-t-elle déclaré. « Cette découverte a énormément inspiré ma volonté actuelle de poursuivre une carrière dans la recherche biologique océanographique, où j’espère continuer à établir des connexions de données utiles. »
Les membres du laboratoire de Beltran ont également récemment dirigé une pièce de perspective connexe dans Lettres d’écologie sur le potentiel d’études à long terme pour offrir ces opportunités inclusives pour la formation des écologistes.
Soutenir la zone crépusculaire
Les poissons dans la zone crépusculaire sont des proies écologiquement importantes pour les espèces économiquement importantes, dit Beltran, ajoutant que le domaine qu’ils habitent pourraient bientôt devenir une pêche. Mais on sait peu de choses sur les poissons de la zone crépusculaire: les meilleures estimations des scientifiques de leur abondance s’étendent sur une gamme d’incertitude de 10 fois. Les réductions de ces populations de poissons pourraient avoir d’énormes impacts sur de nombreuses autres espèces dans l’écosystème, y compris des espèces sur lesquelles les humains comptent pour la subsistance et les aliments pour le bétail.
Cette étude a intégré et appliqué des données de recherche obtenues au cours des six dernières décennies, y compris celles des co-auteurs Burney Leboeuf et Dan Costa, les deux chefs de programme qui ont précédé Beltran. « Cet effort a documenté le couplage entre le comportement des éléphants des sceaux à des milliers de kilomètres en mer, jusqu’à leur succès reproducteur sur la plage », a déclaré Costa, professeur éminent d’écologie et de biologie évolutive. « Cela ne pouvait être accompli qu’avec une série de longue durée couplée à une équipe multidisciplinaire, y compris les océanographes, les démographes, les modélistes et les biologistes de phoque. »
Les découvertes antérieures nées de cette recherche en cours comprenaient les migrations à longue distance des phoques d’éléphants, la fréquence élevée des tentatives de nourriture pour le sceau d’éléphant pour les petits poissons, et la possibilité probable que la qualité du phoque des chiots soit liée à la santé des océans grâce à un succès maternel.
La nouvelle étude a montré que le succès de recherche de nourriture des phoques d’éléphants était étroitement lié à un indice océanographique à grande échelle qui peut être mesuré par des satellites en orbite. « Ce lien nous a permis de mesurer le pouls de l’océan et d’estimer les fluctuations de la disponibilité des poissons cinq décennies dans le passé et quelques années dans le futur », a déclaré Beltran. Par conséquent, les idées et les outils de cette étude fournissent une base écologique critique pour la pêche durable et évaluent les impacts des changements environnementaux anthropiques sur les populations de poissons à l’échelle des bassins océaniques entiers.
En plus de Beltran, Payne, Reed, Leboeuf et Costa, les co-auteurs incluent Marm Kilpatrick, Conner Hale, Joffrey Jouma’a, Patrick Robinson, Emma Houle, Wade Matern, Alea Sabah, Kathryn Lewis, Samantha Sebandal, Allison Coughlin , Natalia Valdes Heredia, Francesca Penny, Sophie Rose Dalrymple, Heather Penny, Meghan Sherrier, Ben Peterson et Joanne Reiter à UC Santa Cruz, et Elliott Hazen et Steven Bograd à NOAA.
Cette recherche a été soutenue par de nombreux bailleurs de fonds, notamment la National Science Foundation, Office of Naval Research, Arnold et Mabel Beckman Foundation et David and Lucile Packard Foundation.