《海胆行为的变化影响海藻森林的破坏和恢复》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2022-07-30
  • 2014年,加州中央海岸出现了大量以海藻为食的海胆,导致该地区的海藻森林大幅减少。但这并不意味着海胆数量的增加,主要是由于海胆从它们的藏身之处出现。在随后的几年里,海胆的移动使得一些“海胆荒漠”地带(urchin barrens,指大量海胆啃食海藻森林使该地成为“荒漠”)得以恢复。该发现是加州大学圣克鲁兹分校(UCSC)的科学家们对蒙特雷湾的海胆和海藻森林动态进行的长期研究的主要发现之一。研究成果于近期发表在《生态学快报》(Ecology Letters)上。

    研究者的领导者,UCSC的博士Joshua Smith指出,在探索促进海藻森林恢复的方法时,大多数人都会想到需要减少海胆的数量,但考虑海胆行为的变化也非常重要。研究人员利用22年的长期监测数据进行研究,发现2014年蒙特雷湾南部紫色海胆的爆发主要是由海胆的行为变化驱动的,而不是因为数量的增加。

    在接下来的三年里,他们持续追踪了该地区海胆的觅食行为,该地区已经成为一个由海藻森林和“海胆荒漠”组成的斑驳马赛克。结果发现,海胆的行为与这两种状态之间的过渡有着双向的联系。2013年,随着海星萎缩病(SSWD)的出现,加州的海藻森林生态系统开始遭受一系列重大破坏。海星萎缩病导致海胆捕食者——向日葵海星灭绝。第二年,一场异常的海洋热浪将海岸浸泡在温暖的海水中,为海藻的生长创造了恶劣的条件。这为海胆的空前爆发奠定了基础。突然之间,生长着海藻森林的岩石礁石上布满了以活海藻为食的紫色海胆。

    Smith强调,通常情况下,海胆会在岩石礁的缝隙中躲避捕食者,并以随水流漂流而来的海藻碎屑为食。而温暖的海水导致海藻生产力下降,这样的食物输送过程没有发生。与此同时,海胆捕食者——向日葵海星也消失了。因此,2014 年,大量海胆从缝隙中冲出来寻找海藻。特别是在加利福尼亚中部和北部,蒙特雷半岛沿线地区,海胆行为的转变导致这些曾经有海藻森林的地区变成了“海胆荒漠”。

    尽管如此,研究人员发现,如果海胆离开珊瑚礁,海藻森林就可以恢复。例如,在2018年,他们在一个前一年还是“海胆荒漠”的地方,发现了一片海藻森林。海胆已经远离了被它们剥去海藻的珊瑚礁,进入了有大量红叶藻的浅水区。这使得海藻能够在更深的珊瑚礁上重新生长。

    他们还提到,今年的水质条件对海藻的生长非常有利。异常多风的春天推动了沿海地区寒冷、营养丰富的水强烈上涌。科学家们将研究这会如何影响海藻的恢复。现在,仍有大量海胆在珊瑚礁上啃食海藻,科学家们需要考虑的是如何使其数量下降,如何能有足够的掠食者把它们赶回裂缝里。(刁何煜 编译)

  • 原文来源:https://www.eurekalert.org/news-releases/957183
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    • 在美国国家科学基金会(National Science Foundation,NSF)的支持下,美国俄勒冈州立大学(Oregon State University)的科学家进行了一项研究表明,一种濒临灭绝的海星通过捕食大量海胆来保护北美太平洋海岸的海藻森林,研究结果发表在《Proceedings of the Royal Society B》上。该研究在全球具有生态和经济重要性的巨型海藻正遭受着环境变化和海胆过度捕食的威胁之下具有重要意义。 事实上,多腕葵花海星(Pycnopodia helianthoides)对海藻森林健康的作用可能比人们想象的要大得多。科学家们的实验结果表明,多腕葵花海星消耗海胆的速度足以维持甚至可以帮助海藻森林恢复健康。海星的减少、海胆数量的激增和海藻的衰退之间存在明显的联系,多腕葵花海星恢复是海藻森林恢复的潜在关键因素。 巨型海藻占据了全球近50%的海洋生态区。它在冷水中茁壮成长,在那里形成大片海底森林,为许多物种(包括海胆和海星)提供必要的栖息地、食物和庇护所。然而,由于2013年起的海洋野生动物流行病事件(被称为“海星消耗综合症”),多腕葵花海星种群数量急剧下降。 科学家们使用来自31个数据集的61,000多份种群调查,计算出多腕葵花海星的数量下降了90.6%,并估计有多达57.5亿只动物死于该疾病。迄今为止,在流行病爆发后的几年里,任何地区都没有多腕葵花海星数量恢复的迹象。自2016年以来,墨西哥再也没有发现过多腕葵花海星,而自2018年以后,俄勒冈州和加利福尼亚州也只发现过少量多腕葵花海星。 研究人员认为,海星数量的减少助长了许多地区海胆数量的激增,过多的海胆给已经受到海洋热浪挑战的海藻森林带来了更大的压力。但在这项新研究之前,海星、海胆和海带之间的关系还没有被量化。这项研究弥补了这一差距,研究发现这些海星是紫海胆的狂热捕食者。多腕葵花海星平均每天吃大约0.68只海胆,而且它们吃海藻贫瘠地带的饥饿海胆的速度,比它们吃健康海藻森林中营养丰富的海胆快21%。研究也建立了一个模型,证明美国西海岸的海星在患病前的密度通常足以使海胆数量下降并防止海藻贫瘠。(刁何煜 编辑)
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    • 编译者:mall
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    • 弗吉尼亚大学(UVA)和加州大学圣巴巴拉分校(UCSB)的一项最新研究表明,频繁的海洋风暴严重影响了加州沿岸的海藻森林生物多样性,相关研究成果已经发表于《Ecology》杂志上。 研究人员发现干扰的频率是影响海藻森林生物多样性的最重要因素,而严重程度相对起着次要作用。资助这项研究的美国国家科学基金会(NSF)长期生态研究(LTER)计划主任David Garrison提到,重要的是,干扰的严重程度和频率以不同的方式影响海藻床群落。需要持续研究来预测海藻床群落的未来发展,以及它们能够提供的生态系统服务形式,比如渔业。 这项研究实验是在NSF的LTER站点之一的圣巴巴拉沿海基地进行的。这也是为数不多的长期试验之一,主要是研究如果跟研究人员所预测的那样风暴频发和严重程度加大,世界上主要沿海海洋栖息地的海藻森林如何随着时间的推移而变化的。 研究人员在圣芭芭拉沿岸海藻森林中,每三个月对200多种植物、无脊椎动物和鱼类进行计数和测量,为期九年。结果发现在严重的冬季暴风和巨浪侵袭期间,海藻森林逐年减少,而附着在海底的小型植物和无脊椎动物(藻类、珊瑚、海葵、海绵等)增多,但也导致鱼类和贝类(如蛤蜊、海胆、海星、龙虾和螃蟹)减少30%-61%。 研究人员提到,这项发现让人感到惊讶,他们预计严重的冬季风暴会对海藻森林生物多样性造成巨大影响。而实际上,随着时间的推移,干扰的影响力更大,因为频繁的干扰抑制了巨型海藻的恢复,严重影响了周围海洋生物的生存。 作为所有藻类中最大的一种,巨藻可以长到100英尺高,形成浓密林冠,为深海底的生物提供遮挡。而海洋风暴过后,“下层植被”会因光照使其复杂性和多产性变弱,从而影响物种多样性的平衡。若大型海上风暴的破坏延及海岸线时,海藻森林通常会迅速恢复。但是更频繁的风暴会影响海藻森林的恢复,最终导致海洋生态系统的巨大变化。 巨藻的不断消失造就了生态上的“赢家”和“输家”。底层生物,比如海藻、海绵、海葵和海扇,更有可能茁壮成长,而具有商业和娱乐价值的鱼类、螃蟹、龙虾、海螺和蛤蜊则一直在衰退。 (张灿影 编译)