Durante la mayor parte de su vida errante, el petrel hawaiano es un misterio, viaja en un lugar misterioso. Al regresar a la tierra, a unas pocas islas específicas en Hawai, solo para anidar y reproducirse, estas aves pelágicas, que han estado en la lista de especies en peligro de extinción desde 1967, son principalmente vagabundos del norte del Océano Pacífico, una vasta extensión entre el ecuador y Alaska Islas Aleutianas
Como tal, son una especie de amplio alcance dentro de un enorme ecosistema que elude a los científicos que están trabajando para comprender cómo el cambio climático, las prácticas de pesca industrial y otras influencias naturales y humanas están afectando el Océano Pacífico. Ahora, los huesos de estas aves, algunas de hasta 2.000 años de antigüedad, brindan a los científicos una ventana única al pasado ecológico de este océano, así como datos de referencia para comprender mejor su presente y considerar su futuro.
Los resultados de un estudio reciente, publicado en las Actas de la Royal Society B, muestran cómo un examen refinado de la química de los huesos confirma un cambio en la red alimentaria del Pacífico norte: la intrincada red interconectada de cadenas alimentarias que sustenta a todas las especies. El plancton más microscópico de la gigantesca ballena azul. En esencia, los huesos le dicen a los científicos que la cadena alimentaria de los petreles se ha acortado en los últimos 100 años.
No está claro cómo y por qué, pero comprender dónde come una especie en una cadena alimentaria es tan crítico, y desde una perspectiva a largo plazo, incluso más importante, que lo que come.
Entonces, esta información, y los nuevos métodos que los científicos están utilizando para interrogar a los huesos mismos, proporcionan una manera de comenzar a responder esas preguntas.
“Si se están produciendo cambios importantes en este ecosistema, y no tenemos forma de medir qué tan rápido y qué tan grandes son esos cambios, entonces es difícil para nosotros administrar el recurso. Es difícil para nosotros predecir si podría haber un punto de inflexión donde podrían ocurrir cambios aún mayores ", dice Helen James, investigadora zoóloga y curadora de aves en el Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian, quien es coautora del estudio. .
Estos huesos, muchos de ellos del Museo de Historia Natural y otros museos, así como de aves recientes, permiten a los científicos contar una historia invaluable a largo plazo que data de miles de años hasta el presente.
"Una vez que tenga una línea de base en este tipo de datos, continuar muestreando en el futuro puede ser una excelente manera de detectar signos de estrés del ecosistema", dice James.
Huesos y calaveras arqueológicos (izquierda) y una calavera moderna (derecha) del petrel hawaiano que se encuentra en las colecciones del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian. Los huesos arqueológicos tienen aproximadamente dos siglos de antigüedad. (Brittany M. Hance) 
Las señales bioquímicas en los huesos y cráneos de Petrals de 200 años (arriba) y muestras modernas (abajo) pueden proporcionar información valiosa sobre los cambios a gran escala en las redes alimentarias del océano a lo largo del tiempo. (Donald E. Hurlbert) 
"Estos especímenes de museo son notables por la información que pueden proporcionar sobre el pasado", dice Helen James. (Donald E. Hurlbert) Las cadenas alimentarias parecen bastante lineales y simples; son la ruta de alimentación específica de una especie dentro de la red alimentaria. Por ejemplo, un tiburón se come un atún, que se ha comido un pez loro, que se ha comido un coral, que se ha comido un fitoplancton. Es importante saber dónde comen las especies en una cadena alimentaria, y los científicos lo definen en base a lo que se llaman niveles tróficos.
El primer nivel son los productores, que usan la luz para fotosintetizar y producir alimentos; Estos son principalmente fitoplancton, que forman la base de toda la red alimentaria oceánica y sus innumerables cadenas. En el nivel dos, los herbívoros (pequeños animales de pastoreo como el zooplancton, las medusas, los erizos de mar y los animales más grandes como el pez loro y las tortugas verdes) se mueven a través del mar, pastando de manera oportunista. El nivel tres está formado por pequeños carnívoros como sardinas, menhaden y otras especies que se alimentan de los herbívoros y sirven principalmente como alimento para las especies en el nivel cuatro, los principales depredadores, incluidos peces grandes, mamíferos y aves, como los petreles hawaianos, que come los carnívoros más pequeños.
Aunque las cadenas alimentarias son distintas para cada animal, debido a que están interconectadas dentro de la red alimentaria mucho más grande, lo que sucede con la cadena alimentaria de un animal invariablemente provocará un cambio en otra parte de la red.
Si, por ejemplo, la práctica de aletear tiburones agota a la población de este depredador de nivel cuatro en un área particular, los animales más abajo en la cadena alimentaria de los tiburones se volverán más abundantes (menos tiburones para comerlos).
De repente, comen más animales debajo de ellos. Las especies tangenciales a la cadena alimentaria de los tiburones, que parecen no tener nada que ver con los tiburones, sino que dependen de los animales más pequeños que están desapareciendo repentinamente bajo una mayor presión de alimentación, verán interrumpidas sus fuentes de alimentos y también pueden verse obligados a comer especies a un nivel inferior. nivel trópico. Esto es, en efecto, un cambio trófico: la longitud de la cadena alimentaria de la especie ha cambiado.
Y esto es lo que la química de los huesos de los petreles hawaianos está revelando en el Pacífico norte. En 2013, James y otros científicos abordaron por primera vez esta pregunta al estudiar los huesos de cada población reproductora de la especie, factible, porque solo se reproducen en islas específicas en Hawai.
"Cada petrel vuela grandes distancias sobre el Océano Pacífico norte, alimentándose en el camino e incorporando lentamente nitrógeno de su dieta a la proteína en sus huesos", dice James. “Imagina que tuviéramos un dron y lo lanzáramos sobre esta vasta área, y voló a través del océano tomando muestras de la red alimentaria de manera sistemática. Después de que muere el petrel (o dron), la información sobre sus hábitos alimenticios se conserva durante cientos o miles de años dentro de sus huesos. Si podemos encontrar esos huesos y extraer proteínas de ellos, tenemos una fuente inesperada de datos sobre cómo las redes alimentarias del océano han cambiado a gran escala, a lo largo del tiempo ".
Los científicos no pueden saber exactamente qué han comido las aves: ese tipo específico de información, por supuesto, no se puede almacenar en los huesos. Pero al interrogar la química dentro de los huesos, pueden determinar la química de los alimentos que han comido las aves y, a través de esto, ver si ha ocurrido un cambio.
"Al observar los alimentos a nivel químico, hay un solo número químico al que podemos llegar que dice algo sobre la cadena alimentaria de las aves, que no podría tener si solo tuviera una lista de lo que el pájaro comió ayer", dice James . "Por lo tanto, hay una ventaja real en mirar esta firma química si quieres mirar las tendencias a largo plazo".
En el estudio de 2013, los científicos examinaron el nitrógeno, que se incorpora de forma acumulativa y previsible cuando un organismo se come a otro, y descubrieron que toda la especie mostró una disminución en los isótopos de nitrógeno en los últimos 100 años. Esto indicaba que la cadena alimentaria de las aves se había acortado; En algún lugar de la cadena alimentaria de las aves, los animales comían a un nivel trófico más bajo.
En el estudio actual, los científicos querían refinar su metodología para determinar que el estudio de 2013 había revelado un cambio en la cadena alimentaria de las aves, no un cambio causado por la química del nitrógeno en la parte inferior de la cadena alimentaria, como otros había discutido. Esta vez, analizaron la relación entre dos aminoácidos específicos y sus isótopos de nitrógeno, que, cuando se toman juntos, pueden indicar la longitud de la cadena alimentaria de ese ave específica.
James dice que este método más preciso confirmó que la cadena alimentaria moderna de los petreles es más corta que la antigua.
"Hay varios pasos en la cadena alimentaria que conducen al petrel, y no sabemos en qué paso ocurrió el cambio", dice ella. "Es concebible que estén comiendo la misma especie de comida, pero esas especies están comiendo algo diferente".
Como en el primer estudio, el nuevo estudio sugiere que la pesca industrial, que comenzó a gran escala en el Pacífico a principios de la década de 1950, debe considerarse como una posible fuente de este cambio.
“Sabemos que para muchas de las áreas marinas de la plataforma continental, existe este fenómeno de pescar en la red alimentaria: eliminar muchos peces depredadores grandes del océano. Los depredadores más pequeños se vuelven más abundantes y tienen que comer ", dice James. Por lo tanto, el tamaño promedio de captura se vuelve más pequeño, tanto para humanos como para otras especies.
Los nuevos datos de los huesos de petreles ayudarán a informar los estudios en curso y el monitoreo de las poblaciones de peces para ayudar a comprender mejor lo que sucedió en el enorme océano que es tan difícil de investigar.
"Lo que podemos aportar a esa historia es esta información histórica de buena calidad, especialmente volviendo a donde los humanos no estaban teniendo ningún efecto en el ecosistema oceánico", dice James.
En el futuro, ella y otros científicos están expandiendo su investigación y aplicando la metodología química del nuevo estudio a otras especies, incluido el albatros de Laysan y el agua de cizalla de Newell. Ambos, como el petrel hawaiano, anidan en el archipiélago hawaiano pero se alimentan en diferentes regiones del océano, lo que proporcionará más información para examinar las tendencias oceánicas. El shearwater de Newell está en peligro de extinción, mientras que el albatros de Laysan se considera "casi amenazado".
"Estos especímenes de museo son notables por la información que pueden proporcionar sobre el pasado", dice James. "Nos permiten aprender algunas cosas realmente inesperadas sobre la ecología oceánica".
