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平鲍(Haliotis kamtschatkana)在华盛顿州数量锐减,面临濒危。为探究其早期生命阶段对环境变化的耐受性,研究人员开展实验,模拟不同海水 pH 和温度条件。结果发现,高温低 pH 显著降低幼体存活、定居率,影响壳长。该研究为平鲍恢复养殖提供关键依据。
在神秘的海洋世界里,平鲍曾是海洋生态系统中重要的一环。它不仅是潮间带和潮下带生态系统中不可或缺的食草动物,还因其经济和生存价值备受关注。然而,从 1992 年到 2017 年,华盛顿州的平鲍数量急剧下降了 97% ,这一变化如同一记警钟,敲响在人们心头。如今,它已被列为该州的濒危物种,生存状况岌岌可危。
造成平鲍数量锐减的原因是多方面的。疾病的侵袭、非法捕捞的威胁以及水条件的不断变化,都在侵蚀着平鲍的生存根基。但其中最主要的原因,是其种群密度过低。繁殖期成年平鲍分布稀疏,难以成功受精,这使得种群的延续面临巨大挑战。
与此同时,全球气候变化的阴影正笼罩着海洋。大气中二氧化碳(CO2)浓度不断攀升,引发了一系列连锁反应。海洋吸收了大量的 CO2,导致海洋酸化,海水的 pH 值逐渐降低。同时,全球变暖也使得海洋温度不断升高。在华盛顿的圣胡安群岛,平鲍已经在承受着持续较低的 pH 值,并且在未来几年,它们还将更频繁地面临高温的考验。
在这样的严峻形势下,深入了解平鲍早期生命阶段对环境变化的耐受性和生理适应性变得至关重要。为了拯救这一濒危物种,来自美国华盛顿大学水产与渔业科学学院以及普吉特海湾恢复基金的研究人员 Eileen H. Bates、Ryan N. Crim 等人挺身而出,开展了一项极具意义的研究。他们希望通过这项研究,为未来气候变化情景下的孵化场实践提供有力指导,帮助平鲍种群重新焕发生机。
这项研究成果发表在《Scientific Reports》上,为我们认识平鲍在气候变化下的生存状况打开了一扇新的窗户,对平鲍的保护和恢复具有重要意义。
研究人员采用了一系列严谨的技术方法。他们从 Kenneth K. Chew 贝类研究与恢复中心获取受精卵,将胚胎根据温度和 pH 组合分为四个实验组,每组设置三个重复。在实验过程中,持续监测并精准控制温度、pH 等水化学参数。利用 Durafet 探针连续测量温度和 pH,通过自动添加 CO2和使用加热器、冷却器来调控水化学条件。在数据收集方面,对幼体孵化、存活、定居和壳长进行详细计数和测量,并运用 R 软件进行多模型推理分析,全面评估不同因素的影响。
水化学:研究人员成功维持了不同处理组间的温度和 pH 差异。在幼体和胚胎培养箱中,高温处理组温度约为 17.8 - 17.9℃,低温处理组约为 14.0 - 14.2℃;高 pH 处理组 pH 约为 7.9 - 8.0,低 pH 处理组约为 7.5 - 7.6。同时,环境 pH 处理组的文石饱和度大于 2,低 pH 处理组约为 1,这表明实验条件模拟了预期的气候变化场景。
幼体孵化:实验结果显示,环境处理组的幼体孵化数量最多,而多因素胁迫处理组的孵化成功率最低。高温处理组的孵化时间明显早于低温处理组,这表明温度对孵化时间有显著影响。通过模型分析发现,pH、温度和天数均影响孵化成功率,且温度的影响比 pH 更为显著。
幼体定居:在幼体定居实验中,两个环境 pH 处理组的定居率远高于低 pH 处理组。虽然高温在环境 pH 条件下可能略微促进定居,但在低 pH 条件下,高温并未对定居产生积极影响。模型分析表明,pH 是影响定居时间和成功率的主要因素,而温度的影响并不显著。
幼体存活:在幼体后期阶段,不同处理组的幼体死亡率相对较低且较为一致。pH 和温度均影响最大存活率,但二者及其相互作用对幼体死亡率的影响并不显著。
壳长:低 pH 对幼体壳长产生了显著的负面影响。在测量的三天中,低 pH 处理组的壳长明显小于环境 pH 处理组,而温度对壳长的影响较小。
研究结果表明,高温和低 pH 对平鲍早期发育过程具有负面影响。虽然高温在胚胎阶段可能促进发育,但综合来看,高温和低 pH 会导致孵化后存活的幼体数量减少。pH 是影响平鲍幼体定居和壳长的主要胁迫因素,而温度的影响相对较小。
在野生环境中,海洋条件的变化可能导致平鲍幼体补充减少,影响种群数量。在孵化场中,应更加重视在幼体早期缓冲水质,以降低死亡率。此外,研究还发现低 pH 可能会增加幼体期,影响平鲍种群的连通性,对恢复工作造成挑战。
该研究为确定养殖平鲍幼体的最佳孵化场条件提供了重要依据,也为监测恢复地点的环境条件提供了指导。同时,它也为进一步研究气候变化对平鲍种群的影响奠定了基础,有助于推动濒危物种平鲍的恢复工作,在保护海洋生物多样性和生态平衡方面具有重要意义。