氣候變化改變沿海生態(tài)，海膽正努力“控制”自己

海膽的生存對(duì)于維持海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡至關(guān)重要。海膽食用了珊瑚礁上大約45%的藻類。如果沒有海膽，珊瑚礁可能會(huì)長滿大型藻類，從而限制珊瑚的生長。鑒于珊瑚礁對(duì)海岸保護(hù)和生物多樣性保護(hù)的重要性，保護(hù)海膽種群至關(guān)重要。

圖源：Syracuse University

近日，美國紐約錫拉丘茲大學(xué)（Syracuse University）領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)發(fā)表在《實(shí)驗(yàn)生物學(xué)期刊》上的研究探討了不同鹽度水平對(duì)海膽粘附能力的影響。

氣候變化將增加沿海海洋棲息地低鹽度（低鹽度）事件的頻率和強(qiáng)度。海膽是這些棲息地的主要食草動(dòng)物，通常不能忍受鹽度的波動(dòng)。它們的粘性管足（tube feet）對(duì)其生存至關(guān)重要，因?yàn)檫@影響它們?cè)跅⒌啬芊癜踩馗街鸵苿?dòng)，但人類對(duì)此知之甚少。

該團(tuán)隊(duì)的研究試圖了解海膽種群將如何受到未來極端氣候事件的影響。雖然許多海洋動(dòng)物可以調(diào)節(jié)體內(nèi)的水分和鹽分，但海膽往往被限制在狹窄的鹽度范圍內(nèi)。暴雨會(huì)導(dǎo)致大量淡水沿著海岸線傾倒到海洋中，導(dǎo)致海水中的鹽濃度迅速降低。

研究人員將綠海膽*（Strongylocentrotus droebachiensis）*暴露在從正常（32‰）到嚴(yán)重低鹽度（14‰）的鹽度范圍內(nèi)，并評(píng)估管足協(xié)調(diào)性（扶正反應(yīng)、運(yùn)動(dòng)）和粘附性。研究人員根據(jù)每個(gè)水槽內(nèi)的不同鹽度，將海膽分為10組，從正常到極低的含鹽量。在每組中，他們測試了包括扶正反應(yīng)（海膽翻轉(zhuǎn)自己的能力）、運(yùn)動(dòng)（從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)的速度）和附著力（它們的管足從表面分離的力）在內(nèi)的指標(biāo)。在鹽度高于影響粘附的鹽度時(shí)，協(xié)調(diào)管足活動(dòng)嚴(yán)重減少。這項(xiàng)研究的結(jié)果表明，中度低鹽度（24-28‰）對(duì)綠海膽移位風(fēng)險(xiǎn)和移位后的存活率幾乎沒有影響，而重度低鹽度（低于24‰）可能會(huì)減少移動(dòng)并阻止移位后的恢復(fù)。

研究小組發(fā)現(xiàn)，海膽的扶正反應(yīng)、運(yùn)動(dòng)和粘附能力都受到低鹽度條件的負(fù)面影響。然而，有趣的是，直到鹽度非常低，海膽的粘附能力才受到嚴(yán)重影響，這表明海膽可能能夠在具有挑戰(zhàn)性的近岸環(huán)境條件下保持附著，但需要管足更大協(xié)調(diào)（扶正和移動(dòng)）的活動(dòng)可能無法實(shí)現(xiàn)。

研究工作提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)，提高了預(yù)測海膽等動(dòng)物在不斷變化的世界中的重要性的能力。

氣候變化將增加極端氣候事件的頻率和強(qiáng)度，如熱浪、干旱、風(fēng)暴和強(qiáng)降水。生物體可能特別容易受到其影響，因?yàn)樗鼈兛赡軐?duì)這些前所未有的事件缺乏適應(yīng)能力。在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，與熱浪相關(guān)的熱應(yīng)力的生物學(xué)后果受到了相當(dāng)大的關(guān)注，但與風(fēng)暴相關(guān)的淡水輸入后的低鹽度相關(guān)的滲透應(yīng)力影響仍然沒有得到很好的解決。鹽度的急劇變化對(duì)狹鹽性生物（如海膽）來說尤其成問題，因?yàn)樗鼈儙缀鯖]有滲透調(diào)節(jié)能力。

海膽是許多底棲生物群落中的主要食草動(dòng)物和生態(tài)系統(tǒng)工程師。在溫帶生態(tài)系統(tǒng)中，海膽能夠通過過度放牧大型藻類來重組群落結(jié)構(gòu)，降低許多經(jīng)濟(jì)重要物種的初級(jí)生產(chǎn)力和棲息地。了解極端天氣事件引發(fā)的環(huán)境壓力，如退化期，將如何影響海膽種群，對(duì)于預(yù)測氣候變化對(duì)溫帶巖礁系統(tǒng)提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響至關(guān)重要。

海膽的生存及其作為食草動(dòng)物的成功在很大程度上是由它們的管足參與附著、運(yùn)動(dòng)、進(jìn)食、呼吸和感知的水血管系統(tǒng)的肌肉靜水延伸介導(dǎo)的。管足通常由一個(gè)可延伸的莖組成，莖終止于一個(gè)含有雙腺粘合劑系統(tǒng)的圓盤中，該系統(tǒng)分泌粘合劑和去粘合劑，分別連接和分離基質(zhì)）。

綠海膽是少數(shù)幾種廣性海膽物種之一，分布于北大西洋、北太平洋和北冰洋。它是一種優(yōu)勢食草動(dòng)物和重要的漁業(yè)物種，分布在潮間帶、潮下帶和河口棲息地，能夠適應(yīng)嚴(yán)重的低鹽度，但在這些條件下對(duì)管足的定性觀察表明其功能受損。

編譯：Daisy

審核：Sara

編輯：Tommy