草食期幼体摄食策略调控长棘海星（CoTS）生长、存活及向食珊瑚性转变的时序机制

《Coral Reefs》：Diet of herbivorous juveniles modulates growth, survival, and the timing of the ontogenetic diet shift to corallivory in crown-of-thorns sea stars

本研究聚焦澳大利亚大堡礁关键珊瑚捕食者——长棘海星（Acanthaster cf. solaris）的早期生活史瓶颈问题。通过设计为期12周的饲喂实验，团队首次系统评估了四种不同壳状珊瑚藻（CCA）对幼体生长（腕足数、直径、体表面积）及食性转变时序的影响。结果显示，摄食Melyvonnea sp.的幼体生长速率显著优于其他CCA组（如Sporolithon sp.），且在引入珊瑚（Acropora kenti）后7周内全部完成向食珊瑚性转变，而其他组转变率仅为11%-41%。该研究揭示了特定CCA可通过促进幼体早期生长与提前食性转变，显著提升个体适合度与种群补充成功率，为解析CoTS爆发机制提供了关键生态学依据。

　　

在热带珊瑚礁生态系统中，长棘海星（Crown-of-thorns sea stars, Acanthaster spp.）的种群爆发已成为导致珊瑚覆盖度急剧下降的主要因素之一。尽管气候变化对珊瑚礁构成长期威胁，但长棘海星的周期性爆发可在短期内造成珊瑚群落毁灭性损害，尤其对鹿角珊瑚（Acropora）等偏好摄食类群影响显著。长棘海星虽在低密度时对生态系统影响微弱，但一旦达到爆发密度，其集体摄食行为将严重破坏珊瑚礁结构与功能恢复力。然而，长棘海星早期生活史阶段的高死亡率与食性转变过程仍是理解其种群动态的关键空白点。

长棘海星生活史分为浮游幼虫与底栖幼体两阶段。幼体在定居后需经历数月草食性阶段，以壳状珊瑚藻（Crustose Coralline Algae, CCA）为主要食物，随后才转向摄食造礁珊瑚。这一食性转变不仅是个体发育的里程碑，更直接关联其生长加速与性成熟时间。研究表明，若幼体无法及时完成转变，将因竞争、捕食或营养不良而死亡。然而，不同CCA物种对幼体生长与转变时序的影响尚不明确，这限制了对长棘海星爆发潜力的预测能力。

为解决这一问题，Daniela Llarena等研究人员在《Coral Reefs》发表的最新研究中，设计了一项多阶段实验，系统探究了四种常见CCA（Lithothamnion sp.、Sporolithon sp.、Melyvonnea sp. 和 Lithophyllum sp.）对长棘海星幼体生长、存活及食性转变时序的调控作用。实验在澳大利亚海洋科学研究所（AIMS）的国家海洋模拟器（SeaSim）中进行，通过控制饲喂条件与定期形态测量，揭示了CCA种类对幼体发育的深远影响。

关键实验方法概述

研究采用实验室可控环境下的饲喂实验设计。长棘海星幼体（74日龄）被随机分配至四种CCA饲喂组，每组设三个重复。在12周内每周测量幼体腕足数、直径和体表面积。第113天引入鹿角珊瑚（Acropora kenti）以观察食性转变，记录转变时间与存活率。数据分析使用R语言进行方差分析、Kaplan-Meier生存曲线和Cox比例风险模型，评估CCA种类对生长与转变的显著性影响。

研究结果

生长指标差异

摄食Melyvonnea sp.的幼体在12周后表现出显著优势：平均直径达5.9 mm（±1.16 SE），腕足数增至12.8个，体表面积达27.84 mm2（±10.07），均显著高于其他组（如Sporolithon sp.组直径仅3.91 mm）。方差分析显示CCA种类对全部生长指标均有极显著影响（p<0.001），且时间与处理的交互作用表明生长差异随实验进程扩大。

存活率与食性转变

生存分析表明，Melyvonnea sp.组幼体存活率最高（77%），而Sporolithon sp.组最低（30%）。在引入珊瑚后，Melyvonnea sp.组全部存活个体（100%）在7周内完成食性转变，显著高于Lithophyllum sp.（41%）、Lithothamnion sp.（27%）和Sporolithon sp.（11%）组。Cox模型证实CCA种类显著影响转变时间（p<0.001），且早期转变（最早为143日龄）与快速生长密切相关。

讨论与意义

本研究首次明确了特定CCA（如Melyvonnea sp.）可通过促进幼体生长与提前食性转变，显著提升长棘海星个体适合度。这一发现将幼体定居偏好（已知Melyvonnea sp.诱导>98%幼虫沉降）与后续发育阶段直接关联，揭示了CCA在长棘海星生活史中的连续调控作用。幼体在草食阶段的快速生长不仅降低捕食风险，还缩短了向食珊瑚性转变的时间窗口，从而提前进入指数生长期并加速性成熟。

从生态管理视角看，珊瑚礁中高丰度偏好CCA（如Melyvonnea sp.）可能成为长棘海星爆发的潜在驱动因子。未来研究需聚焦CCA群落分布与环境响应的关系，结合代谢组学分析藻类营养成分，进一步解析幼体摄食偏好的生理机制。该研究为预测长棘海星爆发热点提供了新指标，并为针对早期生活史阶段的防控策略（如CCA群落管理）奠定了科学基础。