红海胆对气候变化的脆弱性取决于位置

一项针对具有商业价值的物种红海胆的新研究调查了不同种群对环境变化的反应。结果表明，北加州和南加州的红海胆种群适应了当地的条件，但它们对预计未来因全球气候变化和海洋酸化而发生的环境变化的脆弱性不同。

1月20日发表在《科学进展》杂志上的新发现表明，南加州的红海胆种群可能比北加州的红海胆种群更容易受到气候变化的影响。尽管南加州的海胆已经适应了更温暖的环境，但研究人员怀疑，环境的进一步变暖可能超出了它们的承受能力。

“来自南加州种群的红海胆比来自北加州的红海胆对环境变化更敏感，我们认为这可能是因为它们已经接近某种热极限，”资深作者、生态学教授KristyKroeker说。和加州大学圣克鲁斯分校的进化生物学。

第一作者EmilyDonham作为UCSC的研究生领导了这项研究，现在是加州大学圣巴巴拉分校的博士后学者。“红海胆是我们沿海重要的渔业物种，因此了解它们可能如何受到气候变化的影响非常重要，”她说。

该研究考察了海胆沿海栖息地三个关键环境变量的影响：水温、溶解氧和pH值(衡量海洋酸化的指标)。大气中二氧化碳增加导致的气候变化正在使海洋变暖并降低水中的氧气含量，而海水对二氧化碳的吸收增加导致海洋酸化。

根据Kroeker的说法，大多数研究物种对气候变化的适应性的研究都集中在环境变化的一个方面，例如变暖或海洋酸化。“但我们关注的所有这些物种都存在于具有多个变量的环境中，这些变量将受到气候变化的影响，”她说。

研究人员使用沿海岸部署的传感器网络，首先描述了北加州和南加州海带森林的现状。由于北部强烈的季节性上升流，北加州和南加州的沿海水域之间存在很大差异，这将寒冷的深水带到地表，溶解氧水平降低，pH值降低(接近规模的酸性端)。南加州的沿海上升流要弱得多。

因此，北加州海胆种群已经暴露在比南加州水域酸性更高、含氧量更低和更冷的环境中。然而，在未来，与目前的情况相比，这两个地区都将经历更温暖、酸性更强、含氧量更低的水域。

为了研究红海胆对这些不断变化的条件的敏感性，研究人员在UCSC的LongMarine实验室的室外水箱中培育了来自这两个区域的幼年海胆，他们可以控制每个水箱中的条件。

研究人员在UCSC的LongMarine实验室的室外水槽中培育了来自北加州和南加州的幼年海胆，他们可以控制每个水槽中的条件。学分：凯特维莱特

实验将两个种群的海胆暴露在两个区域的温度、溶解氧和pH值的平均条件下。结果清楚地表明，红海胆种群适应了它们的家庭环境，并且在不同条件下饲养时死亡率会增加。南加州海胆在北加州条件下表现不佳，反之亦然。

研究人员还根据2100年的区域气候预测，将红海胆暴露在其居住地区预期的未来条件下。这些未来条件通常不会与目前沿海岸测量的条件范围重叠。

尽管在预测的未来条件下，这两个地区的种群死亡率都有所增加，但北加州海胆的死亡率较低，身体状况也比南加州海胆好。

“尽管未来北加州人口处于酸性更强、含氧量更低的条件下，但南加州人口受到的影响要大得多，”Kroeker说。

她说，这是一个惊喜，因为北加州的种群适应了温度、溶解氧和pH值同步下降的季节性变化，而随着气候变化，这种紧密耦合的变化或“协方差结构”将被打破.溶解氧和pH会进一步降低，但温度会升高。

“它打破了它们适应的环境协方差结构，所以我们的预测是这会使它们更加脆弱。但这不是我们发现的，”Kroeker说。

研究结果表明，水温是红海胆的关键环境变量。随着温度开始升高，南加州的沿海水域可能不需要变得更暖和就可以达到红海胆不适合居住的温度。

“我们不应该假设一个物种对气候变化的脆弱性在其整个范围内都是相同的，”Kroeker说。“每个种群都适应当地条件，并非所有种群都会对全球气候变化做出类似的反应。”

除了Donham和Kroeker，合著者还包括加州大学圣克鲁斯分校的IrisFlores、AlexisHooper和EvanO'Brien;ReefCheckFoundation的KateVylet和JanFreiwald;和蒙特利湾水族馆研究所的YuichiroTakeshita。