研究海草:从塑料桶到地球

1月30日

采访

J. Emmett Duffy,弗吉尼亚海洋科学研究所

在VIMS研究海草艾美特:海草面临着许多其他海洋栖息地所面临的威胁。在地方层面上,它们受到营养污染的威胁,来自土地的径流,国内地区的农场,导致藻类过度生长,土壤侵蚀导致水浑浊和肮脏。当然,海草是植物,所以它们需要大量的光线和清澈的水来生长。

在全球范围内,海草也受到气候变化的威胁。就像珊瑚一样,它们至少生活在北美和欧洲这样的温带地区,它们往往生活在耐热性较高的地方,这意味着温度的一点点上升就会把它们推到一个临界点。我们开始在美国的切萨皮克湾和地中海看到这一点。

莎拉:如果我们开始把这些床腾出来,那意味着什么?我们已经看到衰退了吗?

艾美特:是的,在过去的几十年里,海草的覆盖面积有了很大的下降。以美国为例,据估计大约70%的海草已经消失了。这是一个有很多原因的问题。你可以用陆地上的草地来做个类比,草把土壤粘在一起,它帮助建立土壤,它显然支持以它为食的牲畜和各种动物。

实际上在海洋中也很相似。海草将沉积物结合在一起,帮助储存有机物质,它们可以将碳从水柱中的有机物质中隔离出来。它们为海龟、海牛和儒艮等大型动物提供了直接的食物,但可能更重要的是,生长在它们上面的草和藻类为各种小型无脊椎动物提供了大量的食物和栖息地,这些动物位于食物变化的底部。因此,许多鱼类和贝类将海草床作为苗圃。

有许多商业渔业依赖于海草床,因为幼鱼生活在海草床上,这是它们生命历史的重要组成部分。

莎拉:在野外进行实验和观察这种生态系统是相当困难的,所以我知道你做了很多“中生态”实验。如何在实验室中研究生态系统?

海草微生物学研究艾美特:mesocosm是一个极客的词,我们用它来描述试图重建一个小版本的生态系统。我们面临的问题是主要的食草动物,那些吃植物并在海草床上开始能量流动过程的动物这些动物主要是小型无脊椎动物,如果你愿意,这些是小型甲壳类动物。很难在现场操纵它们,试图找出它们在做什么。

所以我们所做的就是把生态系统带入实验室,不是严格意义上的实验室,而是室外的水箱,我们在那里种植海草,让海水从里面流过。我们已经能够把不同种类的动物放在这些草床上,看看它们对草有什么影响。

我之前提到过,草对动物很重要,因为它提供了栖息地。这些小动物中的一些对草很重要,这也是事实。这就是所谓的互惠互动——你帮我,我也帮你。

它的工作原理是,海草可能被讨厌的藻类,例如池塘浮渣,杂草丛生,这些藻类是优越的竞争对手,除了这些小甲壳类动物吃藻类,因此创造了有利于草的条件。这就是我们一直试图用中观来解决的问题,这在野外是很难做到的。

莎拉:你还得到了一笔资金,把它搬到真正的生态系统中去。你如何把你的实验从这些相当可控的条件下转移到你不一定能控制很多变量的情况下。

艾美特:人们可以在不同的情况下提出不同的问题绿色和棕色的两栖动物环境。所以在中生态实验中我们能够在高度控制的条件下观察很多细节观察不同物种的行为,控制小动物的种类数量来研究多样性是否有影响,是否有一种食草动物或五种或六种食草动物有关系。这在现实世界中要难得多。这就是缺点。当然,现实世界才是我们真正想知道的。

所以我们能做的就是在那里建立更简单的实验,我们简单地除掉所有食草动物,所有这些小型无脊椎动物,看看这是否对草有影响。我们把一种可降解的杀虫剂放入缓释的石膏块中,这样我们就能看到它对植物的影响。

但它不会有在野外放笼子的所有问题,因为笼子可以遮蔽草地,它们会吸引污染的生物,沉积物和各种各样的东西。

所以这些问题比较简单,但当然,因为它们是在实际的海草床上进行的,以及自然界中发生的所有其他力量,我们可以更准确地估计这些食草动物可能造成的影响。

我们在全球15个不同的地点进行了同样的实验从日本到北美两岸再到斯堪的纳维亚和葡萄牙。我们发现有相当多的可变性。所以在接下来的一年里,我们希望试着找出原因,部分原因与季节性有关,一年中有些时候食草动物很活跃,藻类生长旺盛,而另一些时候则不然。当然,在最重要的因素上也存在地理差异。

莎拉:你如何看待这些结果在未来的应用?我们可以用它们来指导保护工作吗?

海草VIMS艾美特:我希望如此。了解影响海草生态和种群的主要因素当然很重要。我们在海草中所做的很多工作都揭示了一些非常小的不显眼的海洋动物的重要性,这些动物从来没有人想到过,比如虫子和鼻涕虫。

几年前,著名的生物学家EO Wilson说,昆虫是运行世界的小东西,因为它们在养分循环和维持植物群落结构方面非常重要。

我认为我们通过一些工作开始发现,在海洋中也是如此,一些没有人注意到的微小海洋动物可以对维持系统正常工作的重要系统产生非常大的影响。

我们都喜欢鲸鱼和海龟等等,但我们也需要爱虫子和鼻涕虫。

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禅(Zostera实验网络)

海洋生物多样性实验室, VIMS

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