南極氣候變遷衝擊阿德利企鵝飲食 衛星追蹤糞便顏色揭露生態警訊

從太空中觀察企鵝糞便的顏色，正為南極生態與環境的長期變遷開啟一扇嶄新的窗口。阿德利企鵝是南大洋中數量最多的掠食者之一，牠們在海中覓食，卻在南極大陸四周的岩石露頭上築巢棲息。一個企鵝群體往往包含數十萬隻築巢的鳥類，產生的大量鳥糞（guano）數量驚人，從太空中便能透過美國NASA的Landsat衛星清楚辨識。由我率領的一個跨領域學者研究團隊，利用數千張可追溯至1980年代的衛星影像，分析這些企鵝糞便的分布區塊，試圖揭示這些鳥類的飲食內容，以及環境變遷如何影響牠們的攝食習慣——這也直接關係到牠們的存亡。我們發現，當某個企鵝棲息地的海冰較為豐沛時，當地的阿德利企鵝傾向以小型魚類為主食；當海冰減少時，牠們則更加依賴磷蝦這種小型甲殼類生物。南極磷蝦的外骨骼呈粉紅色，企鵝無法完全消化，因此會讓糞便染上玫瑰粉的色調。正是這種糞便顏色，成為我們判斷企鵝飲食組成的重要依據。為了建立顏色與飲食之間的關聯，我們在南極的一艘考察船上搭建臨時實驗室，收集多處棲息地的企鵝糞便，利用光譜儀模擬衛星的觀測角度來測量每個樣本的顏色，同時運用環境化學工具分析糞便中的成分，藉此判斷何種飲食會產生對應的顏色。結合統計模型，我們如今已能透過衛星觀測到的糞便顏色，推斷企鵝正在吃什麼。整體而言，這項技術也讓我們得以一窺南極海洋食物網的變化——這類資訊通常隱藏在南大洋的海面之下。據我們所知，這是科學界首次嘗試直接從太空中監測野生動物的飲食內容。我們運用約4,000張衛星影像，檢視企鵝飲食在時間與空間上的變化。研究顯示，阿德利企鵝在南極大陸各地的飲食確實存在差異，且這種差異不僅隨季節波動，也會在不同年度之間出現明顯變化。我們的數據揭示了氣候變遷如何改變企鵝的飲食結構，以及整個南極食物網的演變。自2010年代以來，南極周圍的海冰面積急劇萎縮，連續數年創下歷史新低。海冰減少意味著魚類數量下降，這對企鵝而言是個壞消息：相較於餵食磷蝦，以魚類為主食的阿德利企鵝幼雛通常體重較重，而體型較大的幼雛存活至成年的機率也更高。我們的研究發現，在過去數十年間，凡是以魚類攝取比例較低的棲息地，阿德利企鵝的族群數量均出現下滑；反之，那些飲食中魚類比例較高的企鵝群體，數量則保持穩定甚至有所增長。然而不幸的是，大規模的海冰消退趨勢預計將在未來持續惡化。阿德利企鵝同時正面臨來自其他海洋生物與人類日益激烈的食物競爭。例如在南極半島區域——即南美洲正下方的海域——以磷蝦為主要食物的鬚鯨族群，在商業捕鯨活動終結後的數十年間已大幅回升。此外，隨著氣候暖化，金圖企鵝的活動範圍正從亞南極區域向南極移動，加入在當地海域爭奪食物的掠食者行列。另一方面，商業漁船如今也大量捕撈磷蝦，用於製作魚類飼料及人類膳食補充劑，這無疑為阿德利企鵝的生存增添額外壓力。本研究團隊唯有借助數千張衛星影像，方能掌握阿德利企鵝飲食在全物種分布範圍內的變異、季節性差異，以及過去數十年間對環境變遷的反應模式。對於南極企鵝棲息地這類偏遠且難以抵達的區域，衛星資訊格外珍貴——若改以傳統方法蒐集資料，將耗費大量的人力、規劃、後勤與生存支援資源。隨著衛星技術持續精進，包括影像解析度提升、拍攝間隔縮短以及新型感測器的問世，未來將有更多機會從根本上改變我們監測野生動物的方式，提供關於地球如何變遷、人類又該如何因應的關鍵資訊。