海灘生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重依賴海藻林的補(bǔ)貼

水下的大部分生物集中在四個(gè)關(guān)鍵棲息地：海藻林、紅樹林、海草草甸和珊瑚礁。海藻（kelp）是一個(gè)通常用來指代100多種大型棕色海藻的術(shù)語。它們形成的復(fù)雜的“森林般”水下棲息地，是地球上生產(chǎn)力最高、種類最多的棲息地之一。海藻分布在世界四分之一的海岸線上，為海豹、海獺、章魚、海鳥、鯊魚和大型掠食性魚類提供庇護(hù)和覓食區(qū)。這些重要的棲息地還支持沿海漁業(yè)，提供食物和藥品，吸收地球溫室氣體，提供生物多樣性，緩沖海洋酸化，改善水質(zhì)，并提供文化服務(wù)，如生態(tài)旅游。據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）2023年發(fā)布的報(bào)告《走進(jìn)藍(lán)色：確保海藻林的可持續(xù)未來》，在過去50年中，高達(dá)60%的海藻林已經(jīng)退化。作為一種冷水物種，海藻受到海洋變暖、熱浪和其他與氣候相關(guān)的極端情況的影響。

上圖：生氣的魚。小尤畫。第五屆國(guó)際少兒環(huán)保公益繪畫大賽參賽作品。攝：Linda，圖源：綠會(huì)融媒·海洋與濕地

近日，《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上發(fā)表的一篇論文指出：海藻林不僅僅能為棲息在海灘沙子中饑餓的微小甲殼類動(dòng)物提供食物，還可影響沙灘食物網(wǎng)的動(dòng)態(tài)。圣巴巴拉海峽的海藻林和沙灘緊密相連。巨型海藻是巖礁的基礎(chǔ)物種，當(dāng)巨型海藻的葉子從海藻森林中脫落并被運(yùn)到海灘時(shí)，構(gòu)成了海灘食物網(wǎng)的主要組成部分。

加州大學(xué)戴維斯分校及其流域科學(xué)中心的高級(jí)研究員、首席作者Jonathan Walte說：“珊瑚礁上的海藻數(shù)量隨著時(shí)間的推移而變化，幾個(gè)海藻林的豐度峰值和低點(diǎn)是一致的。這就是我們所說的同步性。它與系統(tǒng)在不斷變化的環(huán)境條件下保持的能力有關(guān)。一點(diǎn)異步性可以使系統(tǒng)抵抗波動(dòng)，從而更穩(wěn)定?！?/p>

這項(xiàng)研究揭示了同步性在海灘食物網(wǎng)中的作用，隨著氣候的變化，可能會(huì)改變相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)的功能，這項(xiàng)研究將產(chǎn)生更廣泛的影響。揭示同步性在這些生態(tài)系統(tǒng)中的作用，填補(bǔ)了我們理解珊瑚礁和海灘之間聯(lián)系的關(guān)鍵知識(shí)空白。海藻林和海灘都是高度動(dòng)態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)。海灘生態(tài)系統(tǒng)高度依賴海藻林，這兩個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)如何相互作用和表現(xiàn)是關(guān)鍵問題。

盡管同步性是一種普遍存在的自然現(xiàn)象，但它的含義還沒有被完全理解。

研究小組試圖了解海藻碎片（碎屑）是否以及如何影響海灘生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。例如，物種如何應(yīng)對(duì)不斷變化的環(huán)境，海灘生態(tài)系統(tǒng)對(duì)干擾的抵御能力如何？

為了解決這些問題，這項(xiàng)研究使用了加州大學(xué)圣巴巴拉分校海岸長(zhǎng)期生態(tài)研究網(wǎng)站的長(zhǎng)期數(shù)據(jù)，該網(wǎng)站得到了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的支持。該團(tuán)隊(duì)的模型是基于11年來五個(gè)沙灘的風(fēng)、浪、海藻碎片和海灘寬度數(shù)據(jù)的時(shí)間序列建立的。

它揭示了同步模式——海灘上海藻碎片的豐度可以用海藻林中海藻的豐度、波浪作用和海灘寬度共同波動(dòng)來解釋。在最長(zhǎng)的時(shí)間尺度上，海藻林生物量和海灘寬度是海灘上海藻碎片的最大驅(qū)動(dòng)力。

研究人員發(fā)現(xiàn)這種同步性從海洋傳播到海岸。像鷸和鸻這樣的掠食性濱鳥的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于海藻碎片在海灘上的沉積。

海藻碎片抵達(dá)海灘，為海灘上的小型無脊椎動(dòng)物（甲殼類動(dòng)物和昆蟲）提供了豐富的食物來源，而這些無脊椎動(dòng)物又是濱鳥最喜歡的食物。由此可見，跨生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)的同步性十分顯著，海灘生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重依賴海藻林的補(bǔ)貼。

加州大學(xué)舊金山分校海洋科學(xué)研究所的研究員、合著者兼海岸生態(tài)學(xué)家Kyle Emery說：“就其高生產(chǎn)力和高周轉(zhuǎn)率而言，海藻林的動(dòng)態(tài)特性對(duì)于圍繞基礎(chǔ)物種構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)來說是獨(dú)特的。與其他基礎(chǔ)物種相比，它使我們能夠多次觀察變化，并使我們能夠觀察許多不同的系統(tǒng)狀態(tài)、過程和功能。這使我們能夠更快地分析這些跨生態(tài)系統(tǒng)同步性問題?！?/p>

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文 | Daisy

審 | Maggie

排版 | Daisy

【參考鏈接】

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