海膽在太平洋沿岸名聲不佳，這種長著尖刺的海洋生物甚至可以把整片海帶林都吃光。《紐約時報》的一篇文章甚至稱它們為“海洋中的蟑螂”。但新的研究表明，海膽在生態系統中扮演的角色比之前認為的更為複雜。
加州大學聖巴巴拉分校（UC Santa Barbara）海洋科學研究所（Marine Science Institute）博士後Christie Yorke領導的一個團隊研究了海膽如何將堅硬的海帶分解成更容易處理的碎片，並餵養住在海帶森林地面上其他食腐動物的。這篇發表在《英國皇家學會學報B輯》上的論文，首次探討了海膽在海帶林生態系統中所扮演的碎紙機角色。
Yorke解釋說，海膽對海帶林有巨大的影響，尤其是當它們的捕食者不在附近時。海獺是海膽最重要的捕食者之一，對海獺的過度捕獵使得一些海膽種群得以大量繁殖進而清除了大片的海帶林，大大降低了這些地方的生產力和生物多樣性。
然而，海膽可能對海帶林生態系統的健康至關重要。巨型海帶的產量很高，在理想的條件下，它每天可以長到18英寸。但是大量的海帶會被衝到海灘上，被衝到開闊的海洋中，或者漂流到深海中。此外，與單細胞浮游植物相比，海帶也相當難吃。
Yorke和她的同事們很好奇，“我們知道海帶通過為魚類和其他物種提供棲息地來影響動物，但它真的餵養了這些動物嗎?”
科學家們推測，海帶會釋放出可能是食物來源的小顆粒。但該團隊之前的研究發現，海帶似乎並沒有以這種方式滋養濾食性動物。海膽的活動則提供了一個有希望的替代途徑，將營養物質從海帶輸送到生態系統中的其它食腐者中。
為了驗證他們的假設，Yorke設置了幾個水箱，裡面有一些不同的食腐動物以及帶有標籤的海帶。此外，一半的水箱內有海膽。為了給海帶貼上標籤，研究小組讓海藻在富含碳和氮的同位素的海水中進行了三天的光合作用，進而在後續實驗中追蹤水箱內的哪些動物食用了海帶。28天后，研究人員將動物標本的同位素測量值與他們之前測定的基線進行了比較。
“我們發現，只要海膽還在，很多食腐動物就可以利用海帶，否則它們就無法利用海帶。”事實上，只有一種海蛇尾，在沒有海膽的情況下吃了大量的海帶。“不過有海膽的情況下，這些海蛇尾吃的海帶要更多一些。”
海膽擅長為其他食腐動物處理海帶。它們是一群非常邋遢的食客，會在進食時散落各種各樣的碎片。更重要的是，海膽幾乎只能消化一小部分海帶。與此同時，它們的內臟中含有種類豐富的微生物，其中的一些微生物可以從海水中吸收氮。Yorke表示，一些研究曾證明，海膽的糞便比新鮮海藻更有營養。
“從本質上講，他們為珊瑚礁製作了海帶奶昔。”“如果沒有海膽，海帶就有可能被水流衝出海帶森林，完全消失。”研究人員說。
從實驗室裡的小實驗來對實際環境中進行的過程可能是困難的，因此該團隊使用了聖芭芭拉海岸長期生態研究項目(SBC LTER)收集到的歷史數據來進一步進行驗證。
科學家們研究了11年的相關數據，包括海帶凋落物的數量、海膽的數量和生物量。他們的分析表明海膽分解和加工的海帶數量可能是生活在海底的生物可利用資源的重要組成部分。
“很多時候海膽都被描繪成食草動物，”Yorke說，“但實際上海膽只是不怎麼移動的食腐動物，它們等待海帶的落葉飄落，然後捕獲這些碎屑並吃掉它們。”
她解釋說：“如果海帶數量很少，海膽就會從這種久坐不動的行為向更積極的進食方式轉變。”發生這種情況的原因有很多。例如，如果海膽數量很多，但沒有足夠的海帶來維持它們。或者，厄爾尼諾現象等也會影響海帶的產量。
研究人員說：“人們通常認為海膽是海帶森林中的反派角色，但這項研究表明，海膽在食物網中扮演著重要的中介角色。在我們更好地瞭解海膽在生態系統中的作用之前，我們不應該到處詆譭或粉碎海膽。他們並不一定都是天生的壞蛋。”
原創編譯：Max 審稿：西莫 責編：張夢
期刊來源：《英國皇家學會學報B輯》
期刊編號：0962-8452
原文鏈接：https://phys.org/news/2019-07-marine-scientists-important-overlooked-role.html
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