Морские ежи получили плохую репутацию на побережье Тихого океана. Колючие морские существа могут выкашивать целые полосы ламинарии, оставляя после себя пустоши из скалистых морских ежей. Статья в New York Times дошла до того, что назвала их «морскими тараканами». Но новые исследования показывают, что ежи играют более сложную роль в своих экосистемах, чем считалось ранее.
Группа под руководством Кристи Йорк, научного сотрудника с докторской степенью в Институте морских наук Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, изучила, как ежи могут разделять жесткие водоросли на более удобные кусочки, которыми можно кормить других падальщиков, также известных как детритофаги, живущих на лесная подстилка из водорослей. В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the Royal Society B, впервые рассматривается роль морских ежей как измельчителей в экосистеме ламинарии.
Морские ежи могут оказывать огромное влияние на леса водорослей, особенно когда их хищников нет поблизости, чтобы контролировать их популяцию, объяснил Йорк. Чрезмерная охота на калана, одного из самых значительных хищников морских ежей, позволила некоторым популяциям морских ежей вырубить обширные участки леса с водорослями, резко снизив продуктивность и биоразнообразие участков, которые они поедали. Некоторые группы даже начали без разбора крушить мальчишек, чтобы остановить это бедствие.
Тем не менее, ежи могут иметь решающее значение для здоровья экосистемы ламинарии. Гигантские водоросли очень продуктивны, вырастая до 18 дюймов в день в идеальных условиях. Но значительное количество этого материала выносится из экосистемы, вымывается на пляжи, уносится в открытый океан или дрейфует в глубоком море. Водоросли также довольно неприятны на вкус по сравнению с одноклеточным фитопланктоном.
Несмотря на невероятную скорость роста и доступность, гигантские водоросли не являются первым выбором для многих животных, так как их трудно переваривать.
Йорк и ее коллегам было любопытно, сможет ли что-нибудь сохранить этот источник пищи в лесу водорослей. «Мы знаем, что водоросли воздействуют на животных, обеспечивая среду обитания для рыб и других видов, но действительно ли они кормят этих животных?» сказал Боб Миллер, биолог-исследователь из Института морских наук и один из соавторов статьи.
Ученые выдвинули гипотезу, что водоросли выделяют мелкие частицы, которые могут быть источником пищи. Но предыдущая работа команды показала, что водоросли, похоже, не питают фильтраторов таким образом. Деятельность неряшливых морских ежей предложила многообещающий альтернативный путь для направления питательных веществ от водорослей к детритофагам экосистемы.
Морские ежи в роли морпехов
Чтобы проверить свою гипотезу, Йорк установил несколько аквариумов с несколькими детритофагами нескольких видов, а также с некоторыми помеченными водорослями. В половине танков тоже морские ежи.
Чтобы пометить водоросли, команда добавила в них редкие формы углерода и азота, позволив водорослям фотосинтезировать в морской воде, обогащенной этими изотопами, в течение трех дней, что позволило им проследить, в какой степени обитатели резервуара ели водоросли.. Через 28 дней исследователи сравнили измерения изотопов образцов после эксперимента с исходными значениями, которые они установили заранее.
«Мы обнаружили, что целый ряд детритофагов может использовать ламинарию, пока ежи перерабатывают ее для них, в то время как в противном случае они не могут», - сказал Миллер. Действительно, только один вид, тип хрупкой звезды, ел значительное количество водорослей в отсутствие морских ежей.
«Даже тогда офиуры использовали гораздо больше водорослей, когда присутствовали морские ежи», - добавил Йорк.
Морские ежи превосходно справляются со своей ролью в переработке водорослей для других детритофагов. Они удивительно грязные едоки, разбрасывая всевозможные кусочки, когда они едят гигантские водоросли. Более того, морские ежи переваривают очень мало того, что они на самом деле едят. Между тем, их кишки содержат богатый набор микробов, некоторые из которых могут извлекать азот из самой морской воды, обогащая экскременты ежа. По словам Йорка, некоторые исследования показали, что экскременты морских ежей могут быть более питательными, чем свежие водоросли.
"По сути, они делают смузи из водорослей для рифа", - сказал Миллер.
Йорк согласился и заявил, что «без мальчишек, возможно, эти водоросли были бы просто вымыты течением из леса водорослей и вообще стали бы недоступны».
Более широкий взгляд
Экстраполяция небольших экспериментов в лаборатории на процессы в окружающей среде может быть затруднена, поэтому команда использовала исторические данные, собранные в рамках проекта долгосрочных экологических исследований побережья Санта-Барбары (SBC LTER), чтобы поместить свои результаты в контекст.. SBC является одним из нескольких долгосрочных исследовательских центров по всей стране, финансируемых Национальным научным фондом. Это один из двух объектов, контролируемых Калифорнийским университетом в Санта-Барбаре.
Ученые изучили соответствующие данные за 11 лет, в том числе количество отходов водорослей с течением времени, а также численность и биомассу морских ежей. Их анализ показал, что количество водорослей, которые измельчают и перерабатывают морские ежи, может составлять значительную часть ресурсов, доступных существам, живущим на морском дне.
«Много раз морских ежей изображают травоядными, - сказал Йорк, - но на самом деле это редкое явление. Большую часть времени морские ежи - просто малоподвижные детритофаги, которые ждут, когда опавшая листва водорослей упадет и унесется ветром. мимо них. Они захватывают этот детрит и потребляют его.
«Морские ежи переключаются с малоподвижного образа жизни на активный выпас скота, если дрейфующие водоросли становятся ограниченными», - объяснила она. Это может произойти по ряду причин. Если ежей станет слишком много, может не хватить дрейфующих водорослей, чтобы поддерживать их. С другой стороны, океанографические условия, такие как Эль-Ниньо, могут повлиять на продуктивность водорослей.
В этом смысле ежи больше похожи на кузнечиков. В нормальных условиях кузнечики являются здоровой частью своей экосистемы. Но при определенных обстоятельствах некоторые виды роятся, превращаясь в нашествие саранчи.
«Морские ежи обычно изображаются злодеями в лесу водорослей, - сказал Миллер, - но это исследование показывает, что они могут играть важную роль в качестве посредников в пищевой цепи».
«Мы не должны очернять или уничтожать морских ежей, пока лучше не поймем их роль в экосистеме», - добавил он. «Они не обязательно всегда плохие парни, какими их изображают».