海滩生态系统严重依赖海藻林的补贴

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水下的大部分生物集中在四个关键栖息地：海藻林、红树林、海草草甸和珊瑚礁。海藻（kelp）是一个通常用来指代100多种大型棕色海藻的术语。它们形成的复杂的“森林般”水下栖息地，是地球上生产力最高、种类最多的栖息地之一。海藻分布在世界四分之一的海岸线上，为海豹、海獭、章鱼、海鸟、鲨鱼和大型掠食性鱼类提供庇护和觅食区。这些重要的栖息地还支持沿海渔业，提供食物和药品，吸收地球温室气体，提供生物多样性，缓冲海洋酸化，改善水质，并提供文化服务，如生态旅游。据联合国环境规划署（UNEP）2023年发布的报告《走进蓝色：确保海藻林的可持续未来》，在过去50年中，高达60%的海藻林已经退化。作为一种冷水物种，海藻受到海洋变暖、热浪和其他与气候相关的极端情况的影响。

上图：生气的鱼。小尤画。第五届国际少儿环保公益绘画大赛参赛作品。摄：Linda，图源：绿会融媒·海洋与湿地

近日，《美国国家科学院院刊》上发表的一篇论文指出：海藻林不仅仅能为栖息在海滩沙子中饥饿的微小甲壳类动物提供食物，还可影响沙滩食物网的动态。圣巴巴拉海峡的海藻林和沙滩紧密相连。巨型海藻是岩礁的基础物种，当巨型海藻的叶子从海藻森林中脱落并被运到海滩时，构成了海滩食物网的主要组成部分。

加州大学戴维斯分校及其流域科学中心的高级研究员、首席作者Jonathan Walte说：“珊瑚礁上的海藻数量随着时间的推移而变化，几个海藻林的丰度峰值和低点是一致的。这就是我们所说的同步性。它与系统在不断变化的环境条件下保持的能力有关。一点异步性可以使系统抵抗波动，从而更稳定。”

这项研究揭示了同步性在海滩食物网中的作用，随着气候的变化，可能会改变相关生态系统的功能，这项研究将产生更广泛的影响。揭示同步性在这些生态系统中的作用，填补了我们理解珊瑚礁和海滩之间联系的关键知识空白。海藻林和海滩都是高度动态的生态系统。海滩生态系统高度依赖海藻林，这两个生态系统的动态如何相互作用和表现是关键问题。

尽管同步性是一种普遍存在的自然现象，但它的含义还没有被完全理解。

研究小组试图了解海藻碎片（碎屑）是否以及如何影响海滩生态系统的动态。例如，物种如何应对不断变化的环境，海滩生态系统对干扰的抵御能力如何？

为了解决这些问题，这项研究使用了加州大学圣巴巴拉分校海岸长期生态研究网站的长期数据，该网站得到了美国国家科学基金会的支持。该团队的模型是基于11年来五个沙滩的风、浪、海藻碎片和海滩宽度数据的时间序列建立的。

它揭示了同步模式——海滩上海藻碎片的丰度可以用海藻林中海藻的丰度、波浪作用和海滩宽度共同波动来解释。在最长的时间尺度上，海藻林生物量和海滩宽度是海滩上海藻碎片的最大驱动力。

研究人员发现这种同步性从海洋传播到海岸。像鹬和鸻这样的掠食性滨鸟的数量远远落后于海藻碎片在海滩上的沉积。

海藻碎片抵达海滩，为海滩上的小型无脊椎动物（甲壳类动物和昆虫）提供了丰富的食物来源，而这些无脊椎动物又是滨鸟最喜欢的食物。由此可见，跨生态系统系统的同步性十分显著，海滩生态系统严重依赖海藻林的补贴。

加州大学旧金山分校海洋科学研究所的研究员、合著者兼海岸生态学家Kyle Emery说：“就其高生产力和高周转率而言，海藻林的动态特性对于围绕基础物种构建的生态系统来说是独特的。与其他基础物种相比，它使我们能够多次观察变化，并使我们能够观察许多不同的系统状态、过程和功能。这使我们能够更快地分析这些跨生态系统同步性问题。”

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文 | Daisy

审 | Maggie

排版 | Daisy

【拓展阅读】

【参考链接】

1.https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2310052120

2.https://phys.org/news/2024-01-uncovers-synchrony-kelp-forests-beach.html

3.https://www.unep.org/interactives/why-blue-ecosystems-matter/

4.Citation：Jonathan A. Walter et al, Spatial synchrony cascades across ecosystem boundaries and up food webs via resource subsidies, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2310052120

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