估计珊瑚的摄食习性可能会提供有关珊瑚礁的新见解
加利福尼亚大学圣地亚哥分校Scripps海洋研究所的研究人员及其同事发现,生活在生产力较高的水域的珊瑚可以利用增加的食物供应。该研究结果于10月18日发表在“当代生物学”杂志上,重新评估了珊瑚如何生存的科学认识,并有助于在面对气候变化时预测珊瑚的恢复。
珊瑚礁生长在被认为是海洋沙漠的地方,温暖,清澈的海水通常比较冷的海水营养丰富。此前,研究人员将珊瑚生存与生活在珊瑚中的共生藻类联系在一起。藻类具有遮蔽物和营养物质以换取碳水化合物。据估计,这些藻类可以为一些珊瑚提供高达95%的日常能量需求。
然而,斯克里普斯科学家发现,生活在叶绿素浓度较高的水域中的珊瑚可以通过摄取浮游生物和其他微生物获得更多的能量,这表明一些珊瑚对藻类的依赖性较小 - 这可能会对珊瑚的恢复能力产生影响。叶绿素浓度是海洋养分的重要代表,可作为海洋表层水中浮游植物数量的指标。浮游植物是大多数海洋食物网的基地,也是浮游动物的猎物,浮游动物是珊瑚最喜欢的食物。
“这篇论文是第一个为这样一个简单的前提提供有力证据的人 - 在有更多食物的地方珊瑚吃得更多,”最近获得斯克里普斯博士学位的迈克尔福克斯说。“令人震惊的是,这是研究没有关注的问题,因为我们倾向于将珊瑚更多地视为植物而非动物。”
听起来很直观,由于缺乏足够的数据和技术,珊瑚礁生态学家在过去30 - 40年间无法检查珊瑚饲养的规模。福克斯通过分析珊瑚之间碳的同位素特征差异及其在中太平洋收集的珊瑚标本中的共生藻类,得出了他的发现。稳定同位素 - 含有不同数量中子的化学元素的变体 - 通常用于生物学研究以跟踪代谢过程。
福克斯开始在实验室中分离珊瑚和藻类细胞。这使他能够分析每种的同位素组成并进行比较。如果有问题的珊瑚从藻类中获取更多的食物,其同位素特征将与其植物租户相似。另一方面,主要吃浮游生物的珊瑚的同位素值与其浮游猎物的同位素值更相似。
利用世界海洋中叶绿素浓度的卫星测量结果,福克斯和他的团队发现,从富含叶绿素的水域收集的大多数珊瑚消耗了更多比例的浮游生物。在中太平洋,近岸浮游植物存在巨大差异,沿赤道的叶绿素浓度最大,向北和向南逐渐减少。福克斯随后汇集了来自世界各地其他11个地点的卫星测量数据和同位素数据,发现海洋中的叶绿素与珊瑚礁的摄食策略之间存在惊人的关系。
福克斯说:“这不仅仅是中太平洋地区正在发生的事情,它是一种模式,它可以保存在从红海到加勒比海的众多海洋盆地的珊瑚礁上。”“我们现在拥有的是可能更具弹性的珊瑚礁地图。如果这些珊瑚更多地依赖浮游食物,也许他们可以更快地从珊瑚褪色事件中恢复过来。”
珊瑚生物学中吃多少和什么珊瑚吃是一个关键的知识差距,它对于了解珊瑚如何在温暖的海洋中持续存在至关重要。许多实验室研究表明,如果喂食珊瑚,它们更能够承受与海洋温度升高和海洋pH值降低相关的压力。喂养也可以增加珊瑚的繁殖能力,这是珊瑚死亡率高的珊瑚礁重建的关键。
但是,在全球范围内确定这些饲养策略在后勤和经济上都具有挑战性;建立这样一个模型需要前往许多珊瑚礁,收集和处理许多珊瑚样本,然后解决在每个研究地点测量初级生产的挑战。现在,卫星技术正在帮助珊瑚科学家。
“我们希望开发一种方法,让人们可以预测其珊瑚礁系统的珊瑚喂养策略而无需自己完成所有这些,因此我们转向使用卫星技术来帮助我们,”班戈大学副教授Gareth Williams说。英国和该研究的共同作者。“我们得出的结论是,你可以根据卫星推算的初级生产估算来预测野外珊瑚觅食策略。我们可以有效地预测太空珊瑚的喂养。”
大规模的珊瑚褪色事件席卷了世界各地的大片珊瑚礁,最引人注目的是2016年大堡礁上的事件,其中30%的浅水珊瑚消失了。当水温度过高时,藻类和它们的珊瑚主体之间的关系就会破裂。然后珊瑚驱逐藻类,失去它们的颜色和潜在的主要食物来源。如果珊瑚能够在没有藻类的情况下存活足够长时间并且水温恢复正常,那么珊瑚就可以恢复它们。那些能够吃得更多或能够获得更多食物的珊瑚比那些主要靠藻类生存的珊瑚更容易生存并从漂白中恢复过来。
“我们的研究首次让我们了解实验室外的珊瑚喂养情况,并表明全球食物供应模式可能会影响全球珊瑚种群的健康和恢复能力,”Scripps and co的珊瑚科学家Jen Smith说。 - 该研究的作者。“令人兴奋的是,珊瑚比我们之前想象的更具食物灵活性,这种灵活性可以帮助他们渡过看似不可避免的气候变化风暴。”
漂白事件的恢复模式可能因地区而异,这表明某些地区比其他地区更具弹性。这项研究和上述工作奠定了基础,开始更加详细地研究更具生产力的地区的珊瑚礁比其他地区的珊瑚礁具有更大的干扰恢复能力的可能性。
这项研究得到了NOAA南希福斯特奖学金,摩尔家庭基金会,斯克里普斯家族和几位匿名捐助者的支持。