EHS创刊于2015年3月,由中国生态学学会与美国生态学会联合创建,中国生态学学会和中国科学院生态环境研究中心共同主办,是一本开放获取具有国际化水准的生态学专业高级学术期刊。
编者按:EHS近期推出封面文章,拟选择具有高影响力和代表性的成果做为封面文章进行推广。今天推出一篇Narrative文章做为封面文章,该文研究了关于海草床中存在的各种微生境,以及它们对成年后栖息于珊瑚礁的动物的作用。
导 读
海草床在复杂的沿海食物网中有其重要的生态位,这些食物网包括一系列相邻且相互连通的生态系统,例如红树林和珊瑚礁。虽然海草床是公认为的鱼类、无脊椎动物和其他动物的重要索饵场、育幼场和庇护所,但已有研究多将海草床作为同质化的生境来考虑。尽管已有关于海草床的空间结构对鱼类群落影响的报道,但很少有研究评估海草床内多样化的微生境对栖息在其中的海洋动物的生态重要性。
来自自然资源部第三海洋研究所、福建省海洋生态保护与修复重点实验室、澳大利亚阿德莱德大学、泰国海洋和沿海资源部泰国湾东部研究开发中心、马来西亚马来亚大学的Jianguo Du、Wenjia Hu、Ivan Nagelkerken、Laddawan Sangsawang、Kar Hoe Loh、Jillian Lean-Sim Ooi、Jianji Liao、Xinqing Zheng、Shuting Qiu和Bin Chen等学者,利用在南中国海和珊瑚三角区拍摄的海草床微生境照片,揭示了海草床中存在的各种微生境,以及它们对成年后栖息于珊瑚礁的动物的作用。研究成果以“Seagrass meadows provide multiple benefits to adjacent coral reefs through various microhabitat functions”为题发表在国际期刊Ecosystem Health and Sustainability(2020,6(1):DOI:10.1080/20964129.2020.1812433)上。
文章主要观点
1、海草床是相邻且相互关联的生态系统的天然过滤器
海草植物可以在水流通过海草床时减缓其流速,使颗粒物沉降在海草床底层,同时水中的悬浮颗粒物也会被过滤并附着在海草叶片上(图1)。因此,与海草床相邻的珊瑚礁和海草床内的珊瑚斑块能够受益于海草床的水质净化功能。
图1 一群银带鲱在海草床-珊瑚礁生境间游动(杜建国摄于泰国哒叻)
2、海草床为海洋生物提供多种微生境作为育幼场
据估算海草床为全球约20%的渔业提供了重要的育幼场。在南中国海和珊瑚三角区,具有不同冠层特征的海草床支持着各具特色的鱼类群落,其中约64%—93%的鱼类为仔稚幼鱼,这些物种的幼体适应了不同的海草床微生境,表现出与成体不同的行为模式。例如,一些幼体的体色呈浅绿色以适应海草叶片的颜色,而成体一旦迁移到珊瑚礁就会改变体色(图2)。此外,一些鱼类的幼鱼在海草床营独居生活,能够很容易地隐藏在茂密的海藻-海草或砾石洞构成的微生境中;而在珊瑚礁区的成鱼则营群居生活,从而降低被捕食的风险(图3)。
图2 双色裂唇鱼幼鱼栖息于海草床中的砾石洞附近(上);成鱼则在珊瑚礁区徘徊,寻找其他携带有体外寄生虫的鱼类,并为它们做清洁(下)(杜建国摄于马来西亚柔佛)
图3 金带齿颌鲷幼鱼独居于海藻-海草微生境(上);而在珊瑚礁区的成鱼则营群居生活(下)(杜建国摄于中国西沙)
3、海草床为众多礁栖生物提供微生境作为索饵场
海草床是许多动物尤其是那些定期光顾海草床动物的重要索饵场。在不同的海草床微生境中,礁栖生物在觅食过程中采用不同的摄食方式。例如,一些物种以海草叶片上的无脊椎动物为食(图4),一些物种以生活在海草床沙底内的底栖动物为食(图5),而另一些物种则直接取食新鲜和凋落的海草叶片(图6)。另外,在海草床-珊瑚礁镶嵌生境中,多种鱼类白天在珊瑚礁区内隐蔽,晚上则巡游到邻近的海草床中觅食。因此,海草床通过鱼类和底栖无脊椎动物的昼夜和乘潮洄游为邻近生境提供了营养输入。
图4 扁平的长吻钻嘴鱼黄昏时分在海草丛中捕食无脊椎动物(上);白天则在珊瑚礁区摄食蠕虫(下)(杜建国摄于泰国哒叻)
图5 纺锤形的黑斑绯鲤夜晚在海草床中的沙地捕食底栖生物(上);白天则栖息于珊瑚礁区(下)(杜建国摄于泰国哒叻)
图6 白棘三列海胆在海草-大型海藻微生境中摄食新鲜和凋落的海草叶片(上);在珊瑚礁区则覆盖珊瑚和骨骼碎片摄食微生物和微藻膜(下)(杜建国摄于中国西沙)
4、海草床为海洋动物提供多种微生境作为庇护所
海草床中密集的海草根茎网络可降低栖息其中的生物被捕食的风险,同时也提供了各种各样的微生境。许多生活在海草床中的动物可通过调整它们的行为和体色来适应微生境,并对上述微生境进行了多样化和专门化的利用,从而减少被捕食的风险。观察到了三种适应性行为:
(1)在海草床微生境的掩护下,一些躲藏在洞穴中的鱼类(图7)或与海葵共生的虾类(图8),其活动范围比珊瑚礁区更大。
图7 黄金鰕虎鱼在海草叶片的掩护下游出洞穴一段距离(上);但在珊瑚礁区,其洞穴仅被裸露的砂砾包围,它会更加谨慎很少离开洞穴(下)(杜建国摄于马来西亚柔佛)
图8 短腕岩虾在相邻的海草叶片掩护下可游离其共生的海葵(上);但在珊瑚礁区则通常栖身于海葵中不外出(下)(杜建国摄于马来西亚柔佛)
(2)部分物种可以通过调整它们的体色以适应周围环境(图9和图10)。
图9 玳瑁石斑鱼调整了体色和斑纹与周围茂盛海草丛中的硬底质微生境相一致(上);在珊瑚礁区也有这种行为(下)(杜建国摄于泰国哒叻)
图10 馒头海星在没有天敌的海草床上呈鲜红色(上);但在有捕食者的珊瑚礁区则颜色较浅,以与周围环境匹配(下)(杜建国摄于泰国哒叻)
(3)有些物种通过拟态行为将身体模拟成类似海草叶片的形态以欺骗捕食者(图11)。
图11 狼跳岩鳚通过将其体型和体色模拟成海草叶片,惟妙惟肖地融入到海草-沙地微生境(杜建国摄于泰国哒叻)
结 论
海草床通过维持生态系统的完整性和连通性,在热带近海生态系统中发挥着重要作用。研究人员通常从景观和物质循环等宏观层面研究海草床,然而,从微生境角度对这种连通性支持机制的理解仍然十分有限,并且往往被忽视。本研究发现,通过为各种幼体和成体礁栖生物提供微生境,海草床为邻近的珊瑚礁生态系统提供了多样化的栖息地支持。因此,我们建议应扩展对海草床和其他近海生态系统的生境和育幼功能的探索,以加强对微生境的研究和认识。未来可通过野外实地观察和室内受控实验来进一步评估微生境对生态位的支持作用,并应考虑到微生境在海洋生态保护和管理中的重要作用,不仅要保护生态系统整体,亦要保护其中包含的微生境多样性。
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