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钵水母暴发严重影响海洋生态系统。研究人员建立海葵与钵水母食物链和生活史模型,探究两者关系。结果表明海葵可抑制钵水母暴发,将海葵作为生物控制手段与非生物策略结合有应用前景,为相关研究和防治提供理论支持。
在广袤无垠的海洋世界里,一场看不见硝烟的 “战争” 正在悄然上演。钵水母(Scyphozoan),这种看似柔弱的海洋生物,近年来却频繁引发 “大麻烦”。它们在全球海洋局部区域大规模暴发,就像一群不受控制的 “海洋侵略者”,不仅阻碍了沿海工业、海洋渔业和沿海旅游业的发展,还严重威胁着海洋生态系统的稳定、完整与平衡。
科学家们深入探究后发现,钵水母暴发的背后 “推手” 众多,包括富营养化(eutrophication)、过度捕捞(overfishing)、环境变化(environmental changes)、栖息地改变(habitat modification)和物种入侵(species invasions)等。这些因素通过影响钵水母独特生活史中的特定阶段,左右着它们的种群数量。钵水母的生活史颇为复杂,涵盖有性浮游水母阶段和无性底栖螅状体阶段。底栖螅状体的繁殖过程,如横裂生殖(strobilation)和无性繁殖,对补充水母群体数量至关重要,与水母暴发密切相关。
不仅如此,海洋中各类生物间的关系也错综复杂。海葵(sea anemone),作为一种大型底栖生物,与钵水母存在种内捕食(intraguild predation)关系。在生长过程中,海葵会捕食钵水母的螅状体和碟状体,这一现象暗示着它们之间的关系可能对钵水母的繁殖栖息地产生重要影响。
然而,以往的研究大多聚焦于特定海洋区域中理化和生物环境对钵水母的影响,且缺乏能同时考虑海葵与钵水母复杂关系的动态模型。为了填补这一空白,来自国内的研究人员(Shiyang Yu、Congbo Xie、Meng Fan 等)开展了一项重要研究,相关成果发表在《Ecological Modelling》上。
研究人员依据良好建模实践(Good Modeling Practice,GMP)方法,构建了海葵与钵水母的食物链和生活史耦合模型,深入探讨海葵的捕食和竞争行为对钵水母生命周期的影响。在模型构建过程中,研究人员设定了多个变量,如用M(t)、P(t)和E(t)分别表示时间t时水母、螅状体和碟状体的种群数量,并建立了相应的方程来描述它们之间的关系。
研究人员运用敏感性分析(Sensitivity analysis)和分岔图(bifurcation diagrams)对模型进行测试,筛选出关键参数,以揭示影响种群稳定规模的关键因素。同时,基于该模型研究最优控制问题,探究生物和非生物策略的有效性与实用性,寻求成本最低、控制效率最高的策略。
研究结果显示,在海葵和钵水母共存的生态系统中,钵水母繁殖对稳定状态的影响减弱,不易出现大规模暴发的情况。这意味着海葵在一定程度上能够抑制钵水母的疯狂繁殖,维持海洋生态平衡。此外,将海葵作为生物控制手段与非生物策略相结合,为抑制钵水母数量激增提供了一种可行的新途径。
这项研究意义重大。它不仅为深入理解海葵和钵水母种群分布模式奠定了理论基础,还为制定有效的控制钵水母暴发策略提供了宝贵的决策支持和理论指导,有助于维持海洋生态系统的稳定,保障沿海相关产业的可持续发展。