气候变化正在影响全球生态系统和物种(Root and Schneider, 2002; Walther et al., 2002),对表现出温度依赖性性别决定(TSD)的物种产生直接影响(Hamann et al., 2013)。例如,海龟表现出 1a 型 TSD,较高温度产生更多雌性,较低温度产生更多雄性(Mrosovsky, 1994)。产生性别比例平衡的孵化温度,称为关键温度(PT),估计海龟约为 29–31 °C,在不同物种和地理位置之间存在轻微差异(Godfrey and Mrosovsky, 2006; King et al., 2013; Mrosovsky and Pieau, 1991; Wen et al., 2025; Wibbels, 2003)。性别决定发生在胚胎发育的中间三分之一阶段,这也对应于因代谢加热导致的巢穴温度升高(Broderick et al., 2001)。代谢产热随胚胎发育而增加,并在孵化的最后一周达到最大值。在孵化过程中,这部分额外热量可使巢穴温度比周围沙温高出 0.1–2.9 °C,这可能会加剧已经经历极端热条件的窝卵数的孵化条件(Broderick et al., 2001; Milton et al., 1997)。结果,窝卵数可能被推至 PT 之外,甚至超过上限致死阈值(Howard et al., 2014)。长时间暴露在接近或超过此上限的温度下可能导致形态异常和胚胎死亡率增加(Hawkes et al., 2007; Hays et al., 2003; Lalo? et al., 2017; Packard et al., 1977),暴露持续时间至少与温度升高的幅度一样重要(Valverde et al., 2010)。
全球气温上升对世界各地的海龟构成威胁,但对于历史上在极端热制度下持续存在的产卵地来说,风险尤为严峻,那里的巢穴温度已接近上限耐受极限,可能会经历巢穴成功率的显著下降(Valverde et al., 2010)。孵化温度不仅影响性别决定和孵化成功率,还影响生长速率(Gillooly et al., 2001)、孵化持续时间(Mrosovsky and Yntema, 1980)、幼龟形态(Du and Ji, 2003)、适应度(Booth et al., 2004)以及生理和行为特征(Kobayashi et al., 2018; Sibly and Atkinson, 1994)。在气候变化相关的持续变暖下,已经热压力巨大的产卵地的条件可能会超过筑巢海龟的适应能力。
红海是一个半封闭盆地,其特征是温度持续较高(Cantin et al., 2010),与相邻海洋盆地的交换受限(Buist, 1854),且海洋环境条件具有强烈的纬度梯度(Murray and Johns, 1997; Sofianos and Johns, 2003; Carvalho et al., 2019; Berumen et al., 2019)。尽管环境极端,红海仍支持高生物多样性和特有性(Dibattista et al., 2016; Stehli and Wells, 1971),但相比之下研究不足(Al Ameri et al., 2022; Berumen et al., 2013; Cochran et al., 2024)。红海滩的热条件高于全球大多数海龟种群所经历的条件(Tanabe et al., 2020),使该地区成为评估胚胎热耐受性的天然实验室。七种海龟中有五种出现在该盆地(Al Ameri et al., 2022; Frazier and Salas, 1984; Mancini et al., 2015),但只有绿海龟(Chelonia mydas)和玳瑁(Eretmochelys imbricata)已知定期沿红海海岸筑巢(Miller, 1989; Shimada et al., 2021b)。北部盆地的绿海龟产卵地高峰期在八月左右(Miller, 1989; Shimada et al., 2021b)。
在本研究中,我们监测了沙特阿拉伯绿海龟产卵地的巢穴温度和孵化成功率,以更好地了解影响繁殖结果和该地区该物种长期生存的因素。具体而言,我们的目标是(1)量化北部红海主要产卵地绿海龟的孵化成功率,以及(2)检查巢穴热环境与孵化成功率之间的关系。我们假设经历长时间暴露在超过 33 °C 温度下的巢穴会表现出较低的孵化成功率。通过识别最强烈影响胚胎生存的环境条件,这项研究为区域保护规划提供了宝贵的基线数据。了解红海龟种群的热极限对于制定适应性管理策略至关重要,如栖息地保护、遮阴干预、巢穴迁移和受控孵化场项目,以在预测的气候变暖下提高繁殖成功率。