温带海胆跨纬度摄食格局对比研究：揭示两种“荒原”形成海胆物种（Centrostephanus rodgersii与Heliocidaris erythrogramma）的生态热位分化与气候变暖影响

《Scientific Reports》：Contrasting patterns in kelp consumption across latitude by two barren forming sea urchin species

本研究旨在应对海洋变暖导致海胆物种向极地扩展、加剧大型藻林“荒原化”的生态挑战。研究人员通过跨12个纬度和8 °C温差的现场观测，对比分析了两种关键“荒原”形成海胆（Centrostephanus rodgersii与Heliocidaris erythrogramma）的摄食速率及其驱动因子。结果表明两种海胆占据不同的热生态位：C. rodgersii的摄食受温度显著驱动，而H. erythrogramma的摄食则与性腺指数和藻类营养更相关。这为预测气候变化下海胆生态影响的空间变化提供了关键见解。

　　

在全球气候变化的大背景下，海洋生态系统正经历深刻变革。其中，温带岩礁生态系统中的大型海藻森林是重要的“蓝色碳汇”和生物栖息地，但其健康正面临海胆过度摄食的严峻威胁。一些海胆物种能过度消耗海藻，导致繁茂的藻林崩溃，退化为植被稀少的“荒原”（barrens）状态。在澳大利亚，气候变化正驱动一些海胆物种向更高纬度（即更冷的水域）扩展其分布范围，这导致在其分布区的冷边缘，荒原的形成有增无减。尽管海胆的植食作用在生态系统中至关重要，且其活动与变暖密切相关，但温度对海胆摄食生态的宏观尺度影响仍然知之甚少。为了填补这一知识空白，并为预测和管理未来生态系统变化提供依据，一项聚焦于两种关键“荒原”形成海胆物种的研究应运而生。

这项研究发表于《Scientific Reports》期刊。研究团队选择了两种具有代表性的海胆：一种是正在扩展其分布范围的物种——长棘海胆（Centrostephanus rodgersii），另一种是分布范围相对稳定的物种——紫海胆（Heliocidaris erythrogramma）。研究旨在厘清一个核心问题：在跨越广阔的地理尺度和显著的温度变化下，这两种海胆的摄食活动有何不同？又是什么环境或生物因子在驱动它们的摄食行为？

为了回答上述问题，研究人员主要采用了现场观测与生态学统计分析相结合的方法。他们在澳大利亚东海岸跨越12个纬度（形成约8 ^°C的自然温度梯度）的多个站点进行了系统性采样，并覆盖了季节周期。研究测量了两种海胆的现场摄食速率，并同步收集了多种潜在驱动因子的数据，包括环境温度、大型海藻的营养成分（如氮含量），以及海胆自身的生物学指标（如尺寸、重量和性腺指数）。随后，他们运用统计模型来分析这些生态驱动因子对海胆摄食格局的解释程度。

研究结果揭示了两物种间鲜明对比的摄食模式及其驱动机制。

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  Centrostephanus rodgersii的摄食格局：长棘海胆的摄食速率和丰度在其分布范围的中央区域达到峰值。统计分析表明，温度是该物种摄食速率的一个重要驱动因子。这意味着其摄食活动与热环境密切相关。
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  Heliocidaris erythrogramma的摄食格局：相比之下，紫海胆的摄食速率在整个纬度梯度上没有显著变化。驱动其摄食行为的关键因子是海胆自身的性腺指数（gonad index，反映生殖状况）和所摄食大型海藻的营养质量。这表明其摄食更多地与能量分配（用于生长繁殖）和食物资源的质量相关联。

在结论与讨论部分，研究者对上述发现进行了深入阐释。这两种截然不同的模式强烈暗示，长棘海胆（C. rodgersii）和紫海胆（H. erythrogramma）占据着不同的热生态位（thermal niches）。长棘海胆作为分布区扩展者，其生理和摄食表现可能更受温度制约，在适宜温度下摄食能力最强，这或许部分解释了为何气候变暖会推动其向新的、先前较冷的水域扩张并形成荒原。而紫海胆作为分布区稳定者，其摄食生态则更依赖于内部生理状态（繁殖需求）和外部食物资源的质量，对环境温度变化的直接响应不那么明显。

这项研究的意义在于，它首次在宏观尺度上刻画并对比了两种关键海胆物种的摄食生态及其对温度等因子的响应。这些发现为理解和预测海胆物种在全球变暖背景下的生态影响提供了关键机制性见解。具体而言，它有助于评估不同海胆物种在其当前分布区内以及未来可能扩张区域内的摄食压力，从而为基于生态系统的适应性管理策略，例如针对性保护藻林热点区域或预测荒原化风险，提供了重要的科学依据。该研究强调了在气候变化情景下，考虑物种特异性生态位差异对于准确预测群落动态和生态系统功能变化的重要性。