I det meste af dets vandrende liv er Hawaii-benzin et mysterium, der rejser et mystisk sted. Når de vender tilbage til land - til et par specifikke øer på Hawaii - kun for at reden og opdrætte, er disse pelagiske fugle, der har været på listen over truede arter siden 1967, primært vababonde i det nordlige Stillehav, en stor vidde mellem ækvator og Alaskas Aleutian Islands.
Som sådan er de en vidtgående art inden for et enormt økosystem, der undgår forskere, der arbejder for at forstå, hvordan klimaændringer, industriel fiskeripraksis og andre naturlige og menneskelige påvirkninger påvirker Stillehavet. Nu giver disse fugles knogler - nogle så gamle som 2.000 år - forskere et unikt vindue ind i dette havs økologiske fortid såvel som basisliniedata, hvorfra de bedre kan forstå dens nutid og overveje dens fremtid.
Resultaterne af en nylig undersøgelse, der blev offentliggjort i Proceedings of the Royal Society B, viser, hvordan en raffineret undersøgelse af knoglenes kemi bekræfter et skift i det nordlige Stillehavs fødevare - det komplicerede, sammenkoblede netværk af fødekæder, der opretholder enhver art fra det mest mikroskopiske plankton til den gigantiske blåhval. I det væsentlige fortæller knoglerne videnskabsmænd, at benzinets fødekæde i de sidste 100 år er vokset kortere.
Hvordan og hvorfor er ikke klart, men det er lige så kritisk - og fra et langsigtet perspektiv endnu vigtigere - at forstå, hvor en art spiser i en fødekæde, end hvad de spiser.
Så denne information og de nye metoder, som forskere bruger til at forhøre selve knoglerne, giver en måde at begynde at besvare disse spørgsmål.
”Hvis der foregår større skift i dette økosystem, og vi har ingen måde at måle, hvor hurtigt og hvor stort disse skift er, så er det svært for os at styre ressourcen. Det er svært for os at forudsige, hvorvidt der kan være et vippepunkt, hvor endnu større ændringer kan forekomme, ”siger Helen James, en forskningszoolog og kurator for fugle ved Smithsonians National Museum of Natural History, som er medforfatter til studiet .
Disse knogler, mange af dem fra Natural History Museum og andre museer såvel som fra nyere fugle, gør det muligt for forskere at fortælle en uvurderlig langvarig historie fra tusinder af år siden til nutiden.
”Når du først har en basislinje i denne type data, kan det at fortsætte med at prøve ind i fremtiden være en god måde at opdage tegn på økosystemets stress på, ” siger James.
Arkæologiske knogler og kranier (til venstre) og en moderne kranium (til højre) af den Hawaiianske benzin, der afholdes i samlingerne af Smithsonians National Museum of Natural History. De arkæologiske knogler er omkring to århundreder gamle. (Brittany M. Hance) 
Biokemiske signaler i knogler og kranier på 200 år gamle Petraler (øverst) og moderne prøver (bund) kan give værdifuld indsigt i store skift i havfødevarer over tid. (Donald E. Hurlbert) 
”Disse museumsprøver er bemærkelsesværdige for de oplysninger, de kan give om fortiden, ” siger Helen James. (Donald E. Hurlbert) Madkæder virker ret lineære og enkle; de er en artsspecifik spisevej inden for madweben. F.eks. Spiser en haj en tun, der har spist papegøjefisk, som har spist en koral, der har spist en planteplankton. Hvor arter spiser i en fødekæde er vigtigt at vide, og forskere definerer det baseret på hvad der kaldes trofiske niveauer.
Niveau 1 er producenterne, der bruger lys til at fotosyntetisere og fremstille mad; disse er primært planteplankton, der danner grundlaget for hele den oceaniske fødevare og dens utallige kæder. På niveau to bevæger planteetere - små græsningsdyr som dyreplankton, vandmænd, søpindsvin og større dyr som papegøje og grønne skildpadder - gennem havet og græsser opportunistisk. Niveau 3 består af små rovdyr som sardiner, menhaden og andre arter, der lever af planteetere og primært tjener som mad til arten på niveau fire, hvor de øverste rovdyr inkluderer store fisk, pattedyr og fugle - som Hawaii-benzin - som spis de mindre rovdyr.
Selvom fødekæder er forskellige for hvert dyr, fordi de er sammenkoblet inden for den meget større fødevare, vil hvad der sker med et dyrs fødekæde altid forårsage et skift et andet sted på nettet.
Hvis for eksempel fremgangsmåden med finninghajer udtømmer bestanden af dette niveau fire rovdyr i et bestemt område, vil dyrene længere nede i hajernes fødekæde blive mere rigelige (færre hajer at spise dem).
Pludselig spiser de flere af dyrene under dem. Arter, der er tangentielle for hajernes fødekæde, som ser ud til at have intet at gøre med hajer, men afhænger af de mindre dyr, der pludselig forsvinder under mere fodringstryk, vil se deres fødekilder forstyrres og kan også tvinges til at spise arter i en lavere trofisk niveau. Dette er faktisk et trofisk skift - længden på artenes fødekæde er ændret.
Og det er, hvad kemien på Hawaii-benzinbenene afslører i det nordlige Stillehav. I 2013 nærede James og andre videnskabsmænd først dette spørgsmål ved at undersøge knoglerne i hver avlspopulation af arten - mulig, fordi de kun opdrætter på specifikke øer på Hawaii.
”Hver petrel flyver store afstande over det nordlige Stillehav, nærer sig undervejs og langsomt indarbejder nitrogen fra sin diæt i proteinet i sine knogler, ” siger James. ”Forestil dig, at vi havde en drone og frigav den over dette enorme område, og det fløj over havet og tog prøver af fødevaren på en systematisk måde. Efter at petrellen (eller dronen) dør, bevares oplysninger om dens fodringsvaner i hundreder eller tusinder af år inden i dens knogler. Hvis vi kan finde disse knogler og udtrække proteiner fra dem, har vi en uventet kilde til data om, hvordan fødevarer til hav har ændret sig i bred skala gennem tiden. ”
Forskerne kan ikke vide nøjagtigt, hvad fuglene har spist - den specifikke form for information kan naturligvis ikke opbevares i knogler. Men ved at forhøre kemi inden i knoglerne, kan de bestemme kemi for fødevarer, fuglene har spist, og gennem dette se, om der er sket en ændring.
"Ser vi på mad på et kemisk niveau, er der et enkelt kemisk nummer, som vi kan få til, som siger noget om fuglenes fødekæde, som du ikke kunne have, hvis du bare havde en liste over, hvad fuglen spiste i går, " siger James . "Så der er en reel fordel ved at se på denne kemiske signatur, hvis du vil se på langsigtede tendenser."
I 2013-undersøgelsen undersøgte forskerne kvælstof, som er inkorporeret kumulativt og forudsigeligt, når en organisme spiser en anden, og fandt, at hele arten viste et fald i kvælstofisotoper inden for de sidste 100 år. Dette indikerede, at fuglenes fødekæde var blevet kortere; et sted i fuglenes fødekæde spiste dyr på et lavere trofisk niveau.
I den aktuelle undersøgelse ønskede videnskabsmændene at forfine deres metode til at bestemme, at 2013-undersøgelsen faktisk havde afsløret et skift i fuglenes fødekæde, ikke en ændring forårsaget af kvælstofkemien i bunden af fødekæden, som andre havde argumenteret. Denne gang kiggede de på forholdet mellem to specifikke aminosyrer og deres nitrogenisotoper, som, når de er samlet, kan indikere længden af den specifikke fuglens fødekæde.
Denne mere præcise metode bekræftede, at den moderne fødekæde med benzin er kortere end den gamle, siger James.
”Der er flere trin i fødekæden, der fører op til benzin, og vi ved ikke, på hvilket trin ændringen skete, ” siger hun. ”Det kan tænkes, at de spiser den samme madart, men disse arter spiser noget andet.”
Som i den første undersøgelse antyder den nye undersøgelse, at det industrielle fiskeri, der begyndte i stor skala i Stillehavet tidligt i 1950'erne, må betragtes som en mulig kilde til dette skift.
”Vi ved godt, at der for mange af de kontinentale sokkelhavsområder er dette fænomen med at fiske ned ad fødevaren - fjerne en masse store rovfisk fra havet. Mindre rovdyr bliver mere rigelige, og de skal spise, ”siger James. Således bliver den gennemsnitlige fangststørrelse mindre, både for mennesker og andre arter.
De nye data fra benbenene vil hjælpe med at informere løbende undersøgelser og overvågning af fiskebestande for bedre at forstå, hvad der er sket i det enorme hav, der er så udfordrende at forske på.
”Det, vi er i stand til at bringe ind i historien, er disse historiske data af god kvalitet, især ved at vende tilbage til, hvor mennesker ikke havde nogen indflydelse på havets økosystem, ” siger James.
Fremover udvider hun og andre forskere deres forskning og anvender den nye undersøgels kemiske metodologi til andre arter, herunder Laysan-albatrossen og Newells skjærvand. Begge, ligesom den hawaiianske petrel, hekker i den hawaiiske øhav, men de foder i forskellige regioner af havet, hvilket vil give yderligere information til at undersøge tendenser på havet. Newells klippevand er truet, mens Laysan-albatrossen betragtes som "næsten truet."
”Disse museumsprøver er bemærkelsesværdige for de oplysninger, de kan give om fortiden, ” siger James. ”De sætter os i stand til at lære nogle virkelig uventede ting om havøkologi.”
