Misteri laut dalam terurai: segel gajah membuka rahasia “zona senja”

Dengan mempelajari pola perburuan gajah seal, para ilmuwan telah menemukan cara baru untuk memantau populasi ikan laut dalam.

Segel ini bertindak sebagai “sensor pintar,” mengungkapkan data kritis tentang lapisan laut yang tidak tereksplorasi yang bisa segera menjadi perbatasan penangkapan ikan besar berikutnya.

Melacak segel gajah untuk sains

Selama 60 tahun terakhir, ahli biologi kelautan di UC Santa Cruz telah mempelajari segel gajah utara saat mereka bermigrasi ke Año Nuevo Natural Reserve. Setiap tahun, ribuan segel berkumpul di pantai untuk berkembang biak dan meredam, memungkinkan para peneliti untuk mengumpulkan lebih dari 350.000 pengamatan pada lebih dari 50.000 orang.

Menggunakan teknologi canggih dan kerja lapangan langsung, para ilmuwan dengan hati-hati menandai, menimbang, dan memantau mamalia laut yang besar dan vokal ini. Penelitian jangka panjang ini telah membangun basis data yang luas, memberikan wawasan historis dan real-time tentang kesehatan segel, keberhasilan mencari makan, perilaku di laut, dan tren populasi.

Membuka Kunci Rahasia Zona Twilight

Sekarang, peneliti Roxanne Beltran memimpin proyek ke fase baru. Studi terbarunya, ditampilkan sebagai cerita sampul Sains Pada 13 Februari, mengungkapkan bahwa segel gajah berfungsi sebagai “sensor pintar” untuk melacak populasi ikan di zona senja lautan. Daerah yang dalam dan mudah -lazim ini – mencakup 200 hingga 1.000 meter di bawah permukaan laut – berada di luar jangkauan sebagian besar alat pemantauan laut tradisional. Sementara kapal dan pelampung hanya menangkap data yang terbatas, dan satelit tidak dapat mengukur di bawah permukaan, segel gajah menawarkan jendela unik ke bagian laut yang sebagian besar belum dijelajahi ini.

Yang penting, zona ini memegang mayoritas biomassa ikan planet ini. Karena di sinilah pakan segel, segel yang keberhasilan mencari makan dilacak dapat memberikan cara yang sebelumnya tidak mungkin untuk mengukur ketersediaan populasi ikan di laut yang luas. Ini, kata Beltran, merupakan penemuan yang signifikan karena manusia sedang mempertimbangkan untuk memanen populasi ikan ini untuk memuaskan kebutuhan manusia yang semakin meningkat akan makanan yang kaya protein.

Cara baru untuk mengukur ekosistem laut

“Mengingat pentingnya lautan untuk penyerapan karbon, regulasi iklim, produksi oksigen, dan makanan untuk miliaran orang, ada kebutuhan mendesak untuk mengukur perubahan dalam ekosistem laut,” kata Beltran, asisten profesor ekologi dan biologi evolusi. “Penelitian kami menunjukkan bahwa tingkat pencarian makan yang luas dan jutaan upaya makan oleh segel gajah menjadikannya penjaga ekosistem yang fantastis, baik untuk populasi ikan dan predator top di laut terbuka.”

Untuk konteks, setiap segel melakukan rata-rata sekitar 75.000 upaya mencari makan selama tujuh bulan, sekitar 6.000 mil perjalanan melintasi Samudra Pasifik. Ini berarti bahwa hanya melacak 14 segel per tahun dapat memberikan perkiraan ketersediaan ikan di volume laut 4,4 juta kilometer kubik.

Di luar itu, menimbang segel juga memungkinkan para peneliti untuk mengukur fluktuasi jangka panjang dalam kelimpahan mangsa. Dan ketika armada komersial meningkatkan kedalaman dan luasnya pemanenan mereka untuk memenuhi permintaan, pengelolaan perikanan berkelanjutan membutuhkan menilai ukuran populasi ikan dan bagaimana mereka menanggapi perubahan lingkungan.

Memberdayakan siswa melalui penelitian

Selain janji untuk memberikan visibilitas ke zona Mesopelagik Misterius Lautan, penelitian ini juga menonjol karena alasan lain: makalah ini ditulis bersama oleh 14 mahasiswa sarjana yang mengambil kursus lapangan yang mendalam dan berbasis penyelidikan yang diajarkan oleh Beltran dan Direktur Cadangan Año Patrick Robinson di mana para siswa melakukan proyek-proyek yang menganalisis enam dekade dari Data dari Data. Dalam kursus, yang terus ditawarkan di UC Santa Cruz, siswa berpartisipasi dalam kerja lapangan, belajar untuk menghasilkan pertanyaan ilmiah, melakukan analisis data eksplorasi, dan menyajikan hasil mereka melalui praktik yang dibimbing.

“Kami ingin para siswa merasa seperti mereka adalah bagian dari komunitas ilmuwan,” kata Allison Payne, seorang mahasiswa pascasarjana di lab Beltran yang menjabat sebagai asisten pengajar kursus. “Ini adalah kesempatan yang luar biasa bagi para siswa dan instruktur untuk berkolaborasi dalam sains dunia nyata, dan itu membangun kepercayaan siswa dalam menavigasi proses ilmiah.”

Payne baru-baru ini memimpin publikasi artikel penelitian lain dengan rekan penulis siswa dari penawaran yang berbeda dari kursus lapangan, dalam hal ini, memeriksa bagaimana keberhasilan reproduksi segel gajah berkurang setelah segel mencapai usia utama.

Studi jangka panjang membentuk karier

Pada awal kursus pada tahun 2022, siswa melakukan brainstorming topik penelitian dan memilih untuk mempelajari bagaimana kohort segel bernasib dalam tahun yang berbeda. Setiap pasangan siswa menangani subset proyek. Seorang mahasiswa sarjana, Madi Reed, diunduh data oseanografi untuk menguji hipotesis tentang hubungan antara kondisi oseanografi dan kemungkinan bahwa seal pups akan hidup cukup lama untuk memproduksi anak anjing mereka sendiri.

Reed (Rachel Carson '22, Marine Biology) menemukan fluktuasi dramatis dalam kelangsungan hidup segel gajah dan keberhasilan reproduksi selama empat dekade terakhir sangat terkait dengan kondisi laut di mana mereka mencari makan. “Sangat menyenangkan untuk secara langsung mengalami bagaimana konsep yang kami pelajari di kelas kami dapat diterapkan pada penelitian nyata,” katanya. “Penemuan ini telah sangat menginspirasi dorongan saya saat ini untuk mengejar karir dalam penelitian oseanografi biologis, di mana saya berharap untuk terus membuat koneksi data yang bermanfaat.”

Anggota lab Beltran juga baru -baru ini memimpin perspektif terkait Surat ekologi Tentang potensi studi jangka panjang untuk memberikan peluang inklusif ini untuk pelatihan ekologi.

Masa depan zona senja

Ikan di zona senja adalah mangsa yang penting secara ekologis untuk secara ekonomi penting jenisKata Beltran, menambahkan bahwa alam yang mereka huni akan segera menjadi perikanan. Tetapi sedikit yang diketahui tentang ikan zona senja: perkiraan terbaik para ilmuwan tentang kelimpahan mereka mencakup 10 kali lipat ketidakpastian. Pengurangan populasi ikan ini dapat memiliki dampak besar pada banyak spesies lain di ekosistem, termasuk spesies yang diandalkan manusia untuk rezeki dan pakan ternak.

Studi ini mengintegrasikan dan mendaftar data penelitian yang diperoleh selama enam dekade terakhir, termasuk yang oleh penulis bersama Burney Leboeuf dan Dan Costa, dua pemimpin program yang mendahului Beltran. “Upaya ini mendokumentasikan kopling antara perilaku gajah segel ribuan mil di laut, untuk keberhasilan pemuliaan mereka di pantai,” kata Costa, profesor ekologi dan biologi evolusioner yang terhormat. “Ini hanya bisa dicapai dengan seri lama ditambah dengan tim multidisiplin, termasuk oseanografi, demografi, pemodel, dan ahli biologi seal.”

Penemuan-penemuan sebelumnya yang lahir dari penelitian yang sedang berlangsung ini termasuk migrasi pencarian makan jarak jauh dari segel gajah, frekuensi tinggi dari gajah segel pencarian makan untuk ikan kecil, dan kemungkinan kemungkinan bahwa kualitas anak anjing terkait dengan kesehatan laut melalui keberhasilan mencari makan ibu.

Mengukur denyut nadi lautan

Studi baru menunjukkan bahwa keberhasilan mencari segel gajah sangat terkait dengan indeks oseanografi skala luas yang dapat diukur dengan mengorbit satelit. “Keterkaitan ini memungkinkan kami untuk mengukur denyut nadi lautan dan memperkirakan fluktuasi ketersediaan ikan lima dekade ke masa lalu dan beberapa tahun di masa depan,” kata Beltran. Oleh karena itu, wawasan dan alat dari penelitian ini memberikan garis dasar ekologis yang kritis untuk penangkapan ikan berkelanjutan dan menilai dampak perubahan lingkungan antropogenik pada populasi ikan pada skala seluruh cekungan laut.

Referensi: “Segel gajah sebagai penjaga ekosistem untuk Zona Twilight Samudra Pasifik Timur Laut” oleh Roxanne S. Beltran, Allison R. Payne, A. Marm Kilpatrick, Conner M. Hale, Madison Reed, Elliott L. Hazen, Steven J. Bograd, Joffrey JoU'a, Patrick W. Hazin, Patrick W. Hooa, Joffrey JoUa'a, Patrick W. Kathryn Lewis, Samantha Sebandal, Allison Coughlin, Natalia Valdes Heredia, Francesca Penny, Sophie Rose Dalrymple, Heather Penny, Meghan Sherrier, Ben Peterson, Joanne Reiter, Burney J. Le Boeuf dan Daniel P. Costa, 13 Februari 2025, Sains.
Doi: 10.1126/science.adp2244

In addition to Beltran, Payne, Reed, LeBoeuf, and Costa, the co-authors include 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, dan Joanne Reiter di UC Santa Cruz, dan Elliott Hazen dan Steven Bograd di NOAA.

Penelitian ini didukung oleh banyak dana, termasuk National Science Foundation, Office of Naval Research, Arnold dan Mabel Beckman Foundation, dan David dan Lucile Packard Foundation.