成年和卵捕食者对肺螺类帽贝孵化可塑性的影响

【字体: 时间:2025年05月22日 来源:Oecologia 2.4

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  为探究成体与卵捕食者对孵化时间的影响,研究人员以潮间带肺螺类帽贝(Siphonaria sirius)为对象,发现卵捕食者存在后加速孵化,成体捕食者无影响,表明胚胎自主调控孵化应对风险,为理解捕食风险下的捕食 - 猎物动态提供新视角。

  在神秘的海洋世界里,潮间带岩礁生态系统如同一个充满挑战的 “生存竞技场”,各类生物时刻面临着捕食者的威胁。对于海洋无脊椎动物而言,胚胎期是生命中极为脆弱的阶段,如何应对捕食风险直接关系到种群的延续。然而,目前关于成体捕食者和卵捕食者对具有浮游发育阶段物种孵化时间的影响研究仍较为有限,尤其是在自然条件下的海洋无脊椎动物中,这一现象几乎未被探索。
为了填补这一研究空白,日本宫崎大学(Faculty of Agriculture, Miyazaki University)、奈良大学(Faculty of Letters, Nara University)和奈良女子大学(Faculty of Science, Nara Women’s University)的研究人员开展了相关研究,旨在揭示不同生活史阶段捕食者(即成体捕食者和卵捕食者)对肺螺类帽贝(Siphonaria sirius)孵化时间的影响。该研究成果发表在《Oecologia》上,为理解捕食风险与猎物适应策略提供了重要的科学依据。

研究人员主要采用了野外实验的方法,在日本和歌山县白滨的潮间带区域设置实验地块,通过设置不同的捕食者处理组,包括成体捕食者(肉食性蜗牛Reishia clavigera)和卵捕食者(杂食性蜗牛Tenguella musivaDrupella margariticola)的存在与否,观察帽贝胚胎的发育和孵化时间。实验设计了两个因子实验,分别探究繁殖期成体和卵捕食者的影响,以及产卵前后卵捕食者存在对孵化时间的调控主体(是亲代还是胚胎)。

实验 1:成体和卵捕食者对孵化时间的影响


在繁殖期(2014 年 9 月 10 日 - 17 日),研究人员设置了成体捕食者和卵捕食者的不同组合处理,包括仅成体捕食者、仅卵捕食者、两者同时存在以及对照组。结果发现,卵捕食者的存在显著缩短了孵化所需的低潮次数(即孵化时间),平均缩短约 2.02 次低潮(1.01 天),而成体捕食者的存在与否对孵化时间没有显著影响。此外,各处理组在卵的数量、大小、卵块重量等方面均无显著差异,表明成体捕食者并未通过影响亲代的繁殖投资来改变孵化时间。

实验 2:产卵前后卵捕食者对孵化时间的调控主体


为了确定是亲代还是胚胎在调控孵化时间,研究人员在 2015 年 8 月 29 日 - 9 月 6 日进行了第二个实验,在产卵前后分别设置卵捕食者的存在处理。结果显示,产卵后卵捕食者的存在显著加速了孵化,而产卵前卵捕食者的存在对孵化时间没有影响。这表明,当卵捕食者在产卵后出现时,胚胎能够自主感知捕食风险并提前孵化,而亲代在产卵前感知到卵捕食者的存在时,并未对孵化时间产生影响,进一步证明了胚胎是孵化时间调控的主体。

综合两项实验结果,研究表明在肺螺类帽贝中,卵捕食者的存在会加速胚胎的孵化,而成体捕食者对孵化时间没有显著影响。并且,这种孵化时间的调控主要由胚胎自身完成,而非亲代。这一发现揭示了具有浮游发育阶段的生物依赖胚胎可塑性来应对卵期强烈捕食风险的策略。在潮间带环境中,帽贝胚胎面临着较高的卵捕食风险,约 50% 的卵块会被卵捕食者消耗,胚胎通过感知捕食者的化学信号或机械扰动,提前孵化以减少被捕食的概率。尽管提前孵化可能导致幼虫体型较小、发育程度较低,面临更高的浮游期捕食风险,但在卵期捕食压力巨大的情况下,这种策略仍是一种有利的生存选择。

该研究首次在具有浮游幼虫阶段的海洋无脊椎动物中证明了胚胎能够通过化学信号感知捕食风险并自主调整孵化时间,为理解捕食者 - 猎物动态在不同生活史阶段的相互作用提供了新的视角。同时,研究结果也强调了在研究捕食风险对种群动态的影响时,需要考虑不同生活史阶段特定捕食者的作用,以及猎物在不同阶段的适应策略。这对于深入了解海洋生态系统中的物种相互作用和生态适应机制具有重要的科学意义,也为后续研究其他海洋生物的孵化可塑性和捕食风险应对策略提供了参考依据。

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