През по-голямата част от скитащия си живот хавайският варел е мистерия, пътувайки на мистериозно място. Връщайки се на сушата - на няколко специфични острова на Хаваите - само за гнездене и размножаване, тези пелагични птици, които са в списъка на застрашените видове от 1967 г., са предимно бродници на северния Тихи океан, огромна ширина между екватора и Аляска Алеутски острови.
Като такива те са широко разпространен вид в огромна екосистема, която избягва учени, които работят, за да разберат как климатичните промени, практиките на промишления риболов и други природни и човешки влияния влияят на Тихия океан. Сега костите на тези птици - някои на възраст около 2000 години - предоставят на учените уникален прозорец в екологичното минало на този океан, както и основни данни, от които да разберат по-добре настоящето и да разгледат бъдещето му.
Резултатите от скорошно проучване, публикувано в Proceedings of the Royal Society B, показват как усъвършенстваното изследване на химията на костите потвърждава промяна в хранителната мрежа на северния Тихи океан - сложната, взаимосвързана мрежа от хранителни вериги, която поддържа всеки вид от най-микроскопичният планктон до гигантския син кит. По същество костите казват на учените, че хранителната верига на петролите е намаляла през последните 100 години.
Как и защо не е ясно, но разбирането къде един вид яде в хранителната верига е също толкова критично - и в дългосрочна перспектива дори по-важно - от това, което ядат.
Така че тази информация и новите методи, които учените използват за разпит на самите кости, дават начин да започнат да отговарят на тези въпроси.
„Ако в тази екосистема се извършват големи промени и няма как да преценим колко бързи и големи са тези смени, тогава ни е трудно да управляваме ресурса. Трудно ни е да предвидим дали може да има преломна точка, в която да се появят още по-големи промени “, казва Хелън Джеймс, научен зоолог и уредник на птици в Националния природонаучен музей на Смитсониън, която е съавтор на изследването,
Тези кости, много от тях от Природонаучния музей и други музеи, както и от последните птици, позволяват на учените да разкажат безценна дългосрочна история, датираща от хиляди години до наши дни.
„След като имате основни данни за този вид данни, продължаването на извадката в бъдещето може да бъде чудесен начин за откриване на признаци на стрес от екосистемата“, казва Джеймс.
Археологически кости и череп (вляво) и модерен череп (вдясно) на хавайската буца, съхранявана в колекциите на Националния природонаучен музей на Смитсонов. Археологическите кости са на около два века. (Бретан М. Ханс) 
Биохимичните сигнали в костите и черепите на 200-годишни петрали (отгоре) и съвременни екземпляри (отдолу) могат да дадат ценна представа за мащабните промени в океанските хранителни мрежи във времето. (Доналд Е. Хърлберт) 
„Тези музейни образци са забележителни с информацията, която могат да предоставят за миналото“, казва Хелън Джеймс. (Доналд Е. Хърлберт) Хранителните вериги изглеждат доста линейни и прости; те са специфичен вид на хранителния път в хранителната мрежа. Например акула яде риба тон, която яде папагал, която яде корал, която е изяла фитопланктон. Къде видовете се хранят в хранителна верига е важно да се знае и учените определят това въз основа на така наречените трофични нива.
Първо ниво са производителите, които използват светлина за фотосинтезиране и производство на храна; това са предимно фитопланктоните, които формират основата на цялата океанска хранителна мрежа и нейните безброй вериги. На второ ниво тревопасните животни - малки пашащи животни като зоопланктон, медузи, морски таралежи, както и по-едри животни като папагал и зелени костенурки - се движат през морето, пасящи опортюнистично. Трето ниво е съставено от малки месоядни животни като сардини, мъхен и други видове, които се хранят с тревопасните животни и служат предимно като храна за видовете на четвърто ниво, най-добрите хищници, включително големи риби, бозайници и птици - като хавайски бъчви - които яжте по-дребните месоядни.
Въпреки че хранителните вериги са различни за всяко животно, тъй като са свързани помежду си в много по-голямата хранителна мрежа, това, което се случва с хранителната верига на едно животно, неизменно ще доведе до изместване на друго място в мрежата.
Ако, например, практиката на изрязване на акули изчерпва популацията на този хищник от това ниво в определен район, животните по-надолу по хранителната верига на акулите ще станат по-обилни (по-малко акули да ги изядат).
Изведнъж те изяждат повече от животните под тях. Видовете, допиращи се до хранителната верига на акулите, които изглежда нямат нищо общо с акулите, но зависят от по-малките животни, които изведнъж изчезват при по-голямо налягане на хранене, ще видят хранителните си източници нарушени и може също да бъдат принудени да ядат видове при по-ниски трофично ниво. Това всъщност е трофично изместване - дължината на хранителната верига на вида се е променила.
И това е, което разкрива химията на костите на хавайските бъчви в северната част на Тихия океан. През 2013 г. Джеймс и други учени за първи път подхождат към този въпрос, като изучават костите на всяка размножаваща се популация от вида, което е възможно, тъй като те се размножават само на конкретни острови в Хавай.
„Всяка варелка прелита големи разстояния над северния Тихи океан, като се храни по пътя и бавно включва азот от диетата си в протеина в костите си“, казва Джеймс. „Представете си, че имахме дрон и го пуснахме над този огромен район и той прелетя през океана, вземайки проби от хранителната мрежа по систематичен начин. След като варелът (или дронът) умира, информацията за хранителните му навици се запазва стотици или хиляди години вътре в костите му. Ако успеем да намерим тези кости и да извлечем протеини от тях, имаме неочакван източник на данни за това, как океанските хранителни мрежи са се променили в широк мащаб във времето. "
Учените не могат да знаят какво точно са изяли птиците - този специфичен вид информация, разбира се, не може да се съхранява в костите. Но като разпитват химията в костите, те могат да определят химията на храните, които птиците са яли, и чрез това да видят дали е настъпила промяна.
„Разглеждайки храната на химическо ниво, има един химичен номер, до който можем да стигнем, което казва нещо за хранителната верига на птиците, което не бихте могли да имате, ако просто имате списък на това, което птицата яде вчера“, казва Джеймс, „Значи има истинско предимство да гледате на този химичен подпис, ако искате да разгледате дългосрочните тенденции.“
В проучването от 2013 г. учените изследвали азота, който е включен кумулативно и предсказуемо, когато един организъм изяжда друг, и установили, че целият вид показва спад на азотните изотопи през последните 100 години. Това показва, че хранителната верига на птиците е станала по-къса; някъде в хранителната верига на птиците, животните се хранеха на по-ниско трофично ниво.
В настоящото проучване учените искаха да усъвършенстват методологията си, за да определят, че проучването от 2013 г. наистина е разкрило изместване в хранителната верига на птиците, а не промяна, причинена от химията на азота в дъното на хранителната верига, както други беше спорил. Този път те разгледаха връзката между две специфични аминокиселини и техните азотни изотопи, които, взети заедно, могат да покажат дължината на тази специфична хранителна верига на тази птица.
Този по-прецизен метод потвърди, че съвременната хранителна верига на буретата е по-къса от древната, казва Джеймс.
"Има няколко стъпки в хранителната верига, водеща до бурето, и ние не знаем на коя стъпка е настъпила промяната", казва тя. „Възможно е да ядат един и същ вид храна, но тези видове ядат нещо различно.“
Както и в първото проучване, новото проучване предполага, че промишленият риболов, започнал в голям мащаб в Тихия океан в началото на 50-те години на миналия век, трябва да се разглежда като възможен източник на тази промяна.
„Знаем, че в голяма част от морските райони на континенталния шелф съществува този феномен на риболов по хранителната мрежа - премахване на много големи хищни риби от океана. По-малките хищници стават по-обилни и трябва да се хранят “, казва Джеймс. По този начин средният размер на улова става по-малък, както за хората, така и за други видове.
Новите данни от костите на варелите ще помогнат за информиране на текущи проучвания и мониторинг на рибните популации, за да помогнете по-добре да разберете какво се е случило в огромния океан, който е толкова предизвикателен за изследванията.
„Това, което можем да внесем в тази история, са тези висококачествени исторически данни, особено когато се връщаме там, където хората не са имали никакъв ефект върху океанската екосистема“, казва Джеймс.
Напред, тя и други учени разширяват своите изследвания и прилагат химическата методология на новото изследване върху други видове, включително Layan albatross и Sheerwater на Нюел. И двамата, подобно на хавайската вареница, гнездят в Хавайския архипелаг, но се хранят в различни региони на океана, което ще предостави допълнителна информация за изследване на тенденциите в целия океан. Шиещата вода на Нюел е застрашена, докато лайсанският албатрос се счита за "почти застрашен".
„Тези музейни образци са забележителни с информацията, която могат да предоставят за миналото“, казва Джеймс. „Те ни дават възможност да научим някои наистина неочаквани неща за океанската екология.“
