水溶性同种信息素介导入侵水母海月水螅体群聚附着机制及其稳定有机化合物的作用

本研究针对入侵性水母Aurelia coerulea幼虫群聚附着的化学机制展开研究，通过选择实验和附着诱导实验，证实幼虫通过感知水螅体释放的稳定有机水溶性化合物实现群聚附着。该研究揭示了水螅体密度依赖性化学信号对幼虫附着的促进作用，为理解水母种群动态和暴发机制提供了新视角，对入侵生态学和浮游生物管理具有重要意义。

　　

在海洋生态系统中，水母暴发（jellyfish blooms）已成为全球性的生态现象，其对渔业、旅游业甚至能源设施造成显著影响。其中，入侵物种海月水母（Aurelia coerulea）因其强大的适应性和繁殖能力，在北美、欧洲和大洋洲等非原生地形成大规模种群，引发广泛关注。水母的生命周期包括浮游的幼虫（planula）、底栖的水螅体（polyp）和自由游泳的水母体（medusa）三个阶段，而水螅体的群聚（gregarious settlement）和增殖是水母暴发的关键环节。然而，幼虫如何识别并选择附着至已有同种水螅体的栖息地，其机制尚不明确。长期以来，学者推测幼虫可能通过物理或化学线索感知同种个体，但缺乏直接证据。尤其对于入侵性水母，这一行为可能助长其种群扩张和栖息地占领，因此探究其附着机制具有重要理论和实践意义。

为解答这一问题，研究人员以Aurelia coerulea为模型，开展了一系列实验，探索幼虫是否通过感知同种水螅体释放的化学物质实现群聚附着，并解析这些化学信号的性质和稳定性。该研究发表于《Marine Biology》，为理解水母种群动态提供了新见解。

研究主要采用了行为选择实验和化学诱导实验相结合的方法。幼虫样本来自澳大利亚Sea World水族馆培育的A. coerulea雌性水母体，通过收集其育儿囊中的幼虫并筛选出具备附着能力的个体。实验通过设计无选择（no-choice）和选择（choice）测试，比较幼虫在空白基质、同种水螅体存在基质和人工模拟水螅体基质上的附着偏好。化学诱导部分则通过制备水螅体条件海水（conditioned seawater）和条件基质（conditioned substrate），分析水溶性（waterborne）与表面结合（surface-bound）化合物的作用，并利用C₁₈键合硅胶过滤技术去除有机化合物，验证信号的有机性质。此外，通过延时采样评估化学信号的持久性。统计分析采用广义线性模型（GLM）和广义线性混合模型（GLMM）处理附着率数据。

幼虫倾向于在同种水螅体附近附着

实验结果表明，A. coerulea幼虫显著偏好附着于已有同种水螅体的基质。在无选择实验中，幼虫在活水螅体基质上的附着率（41.3±12.4%）显著高于人工模拟水螅体（25.1±12.3%）和空白对照组（21.5±10.0%）。活水螅体基质上附着的几率分别为模拟组和空白组的2.1倍和2.6倍。在选择实验中，这一偏好更加明显，活水螅体基质的附着率（50.4±8.6%）远超模拟组（29.1±8.0%）和空白组（17.9±8.2%），附着几率分别为2.7倍和5.5倍。值得注意的是，即使在没有水螅体的对照组中，幼虫也表现出一定的群聚行为，常以2-4个个体集群附着，表明化学信号可能 initiate 聚集过程。人工模拟水螅体虽能吸引幼虫，但其效果远逊于活体，说明物理线索（如局部水动力条件）和化学线索共同作用，但化学信号的主导性更为突出。

幼虫通过稳定有机水溶性化合物感知同种个体

化学诱导实验揭示，水螅体释放的水溶性化合物能显著促进幼虫附着。高密度水螅体（800 polyps L^-1）条件海水的附着率（43.7±8.6%）显著高于人工海水对照组（28.5±8.5%），附着几率为1.9倍。低密度水螅体（50 polyps L^-1）条件海水和表面残留化合物（模拟捕食后残留组织）的诱导效果介于对照组和高密度组之间，但无显著差异，表明信号强度可能与水螅体密度相关。更重要的是，这些化学信号具有高度稳定性：条件海水在18小时后仍保持诱导活性，附着率（44.8±8.5%）与新鲜样本无差异。通过C₁₈过滤去除有机化合物后，条件海水的附着率（32.64±7.65%）降至与阴性对照组（29.9±7.2%）相当，且显著低于未过滤的阳性对照组（45.1±9.6%），证实诱导附着的信号为有机化合物（如可能的小分子代谢物）。

研究结论表明，A. coerulea幼虫通过感知同种水螅体释放的稳定有机水溶性化合物实现群聚附着。这些化合物可能作为聚集信息素（aggregation pheromones），在短至中等距离内通过海流扩散，引导幼虫选择高密度水螅体栖息地。群聚附着可能为幼虫和水螅体带来多种益处，包括抵御捕食者、合作捕食和竞争优势，从而增强种群存续和入侵成功率。这一机制在A. coerulea的原生和非原生种群中可能普遍存在，尤其在人造基质（如码头、养殖设施）上形成密集水螅体斑块，促进水母暴发。

讨论部分强调，该研究首次提供了水母幼虫-水螅体化学互作的直接证据，填补了水母生态学中化学信号研究的空白。与以往关注生物膜（biofilm）或微生物信号的研究不同，本研究聚焦同种信号，拓展了对水生无脊椎动物栖息地选择机制的理解。未来研究需解析具体化合物结构、评估其野外浓度，并探究物理与化学线索的交互作用。此外，这一发现对管理入侵水母种群具有应用价值，例如通过干扰化学信号控制幼虫附着，从而抑制水母暴发。总之，该研究揭示了化学生态学在入侵物种成功中的关键作用，为预测和调控水母种群动态提供了新思路。