气候变化改变沿海生态，海胆正努力“控制”自己

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海胆的生存对于维持海洋生态系统的平衡至关重要。海胆食用了珊瑚礁上大约45%的藻类。如果没有海胆，珊瑚礁可能会长满大型藻类，从而限制珊瑚的生长。鉴于珊瑚礁对海岸保护和生物多样性保护的重要性，保护海胆种群至关重要。 

（图源：Syracuse University）

近日，美国纽约锡拉丘兹大学（Syracuse University）领导的一项发表在《实验生物学期刊》上的研究探讨了不同盐度水平对海胆粘附能力的影响。

气候变化将增加沿海海洋栖息地低盐度（低盐度）事件的频率和强度。海胆是这些栖息地的主要食草动物，通常不能忍受盐度的波动。它们的粘性管足（tube feet）对其生存至关重要，因为这影响它们在栖息地能否安全地附着和移动，但人类对此知之甚少。

该团队的研究试图了解海胆种群将如何受到未来极端气候事件的影响。虽然许多海洋动物可以调节体内的水分和盐分，但海胆往往被限制在狭窄的盐度范围内。暴雨会导致大量淡水沿着海岸线倾倒到海洋中，导致海水中的盐浓度迅速降低。

研究人员将绿海胆（Strongylocentrotus droebachiensis）暴露在从正常（32‰）到严重低盐度（14‰）的盐度范围内，并评估管足协调性（扶正反应、运动）和粘附性。研究人员根据每个水槽内的不同盐度，将海胆分为10组，从正常到极低的含盐量。在每组中，他们测试了包括扶正反应（海胆翻转自己的能力）、运动（从一个点到另一个点的速度）和附着力（它们的管足从表面分离的力）在内的指标。在盐度高于影响粘附的盐度时，协调管足活动严重减少。这项研究的结果表明，中度低盐度（24-28‰）对绿海胆移位风险和移位后的存活率几乎没有影响，而重度低盐度（低于24‰）可能会减少移动并阻止移位后的恢复。

研究小组发现，海胆的扶正反应、运动和粘附能力都受到低盐度条件的负面影响。然而，有趣的是，直到盐度非常低，海胆的粘附能力才受到严重影响，这表明海胆可能能够在具有挑战性的近岸环境条件下保持附着，但需要管足更大协调（扶正和移动）的活动可能无法实现。

研究工作提供了关键数据，提高了预测海胆等动物在不断变化的世界中的重要性的能力。

气候变化将增加极端气候事件的频率和强度，如热浪、干旱、风暴和强降水。生物体可能特别容易受到其影响，因为它们可能对这些前所未有的事件缺乏适应能力。在海洋生态系统中，与热浪相关的热应力的生物学后果受到了相当大的关注，但与风暴相关的淡水输入后的低盐度相关的渗透应力影响仍然没有得到很好的解决。盐度的急剧变化对狭盐性生物（如海胆）来说尤其成问题，因为它们几乎没有渗透调节能力。

海胆是许多底栖生物群落中的主要食草动物和生态系统工程师。在温带生态系统中，海胆能够通过过度放牧大型藻类来重组群落结构，降低许多经济重要物种的初级生产力和栖息地。了解极端天气事件引发的环境压力，如退化期，将如何影响海胆种群，对于预测气候变化对温带岩礁系统提供的生态系统服务的影响至关重要。

海胆的生存及其作为食草动物的成功在很大程度上是由它们的管足参与附着、运动、进食、呼吸和感知的水血管系统的肌肉静水延伸介导的。管足通常由一个可延伸的茎组成，茎终止于一个含有双腺粘合剂系统的圆盘中，该系统分泌粘合剂和去粘合剂，分别连接和分离基质）。

绿海胆是少数几种广性海胆物种之一，分布于北大西洋、北太平洋和北冰洋。它是一种优势食草动物和重要的渔业物种，分布在潮间带、潮下带和河口栖息地，能够适应严重的低盐度，但在这些条件下对管足的定性观察表明其功能受损。

编译：Daisy   审核：Sara

参考资料：

https://journals.biologists.com/jeb/article/226/13/jeb245750/321194/Hyposalinity-reduces-coordination-and-adhesion-of

https://phys.org/news/2023-08-sea-urchins-struggling-climate-ecosystems.html

Citation：Andrew J. Moura et al, Hyposalinity reduces coordination and adhesion of sea urchin tube feet, Journal of Experimental Biology (2023). DOI: 10.1242/jeb.245750

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