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研究表明,动物有助于海草的扩散

Biotic Seed Dispersal
生物种子传播 在切萨皮克湾,萨拉·苏莫斯基通过将大叶草种子喂给麻猪和其他大叶草床上的常见居民来研究生物种子的传播。摄影:Scott Marion
Fish Fecal Pellets
鱼粪丸 Sarah Sumoski检查鱼粪便颗粒中完整的大叶藻种子。David Malmquist摄
Seedling
幼苗 大叶藻的发芽幼苗。Sarah Sumoski摄
Northern Puffer
北部的河豚 为研究大叶藻种子的传播,在饲养实验中使用的北方河豚之一。Sarah Sumoski摄
Tanks
坦克 Sarah Sumoski用这些水箱研究了泥鲦鱼或mummichog对大叶草种子的摄食和分泌。Sarah Sumoski摄

鱼类、水龟和鸟类可能会帮助大叶草种子传播到新的地区

望向窗外,你很可能会看到种子的散布——蒲公英丛在风中飞舞,松鼠在掩埋橡子,知更鸟叼着山茱萸的果实飞走了。你的袜子上甚至可能有一个毛刺。

最近从弗吉尼亚海洋科学学院毕业的Sarah Sumoski发表了一篇关于种子在一个不太熟悉的环境中传播的研究——切萨皮克湾的鳗草床。这项研究首次表明,海洋动物可以传播大叶草种子,该研究发表在本月的《海洋生态进展》系列的专题文章中。该报告的合著者是VIMS海草监测和恢复项目负责人、苏莫斯基的主要教授罗伯特·“JJ”·奥斯博士。

Sarah Sumoski with a diamondback terrapin during field work for her study of eelgrass dispersal. Photo by Diane Tulipani.像其他海草一样,大叶草是一种开花植物,它通过发出根茎(像蟹草)和产生微小的水下种子(像许多草坪上的羊茅)来繁殖。大叶草床在切萨皮克湾和其他沿海生态系统中发挥着关键的生态作用,但由于多云的海水、温暖的温度和过量的营养物质促进了偷光藻类的生长,大叶草床在全球范围内正在减少。

了解海草种子是如何传播的,对于指导切萨皮克湾和其他沿海生态系统的海草草甸的恢复工作,以及为用于指导海草管理计划和恢复工作的模型提供信息非常重要。

苏莫斯基说:“传统的想法是,大叶藻通过非生物机制传播,比如漂浮的种子、漂浮的生殖芽,或者沿着海底推动种子的水流。”“我们的研究表明,大叶草种子也可以通过鱼类、水龟和鸟类的食用和排泄来传播,这为将种子带到不太可能通过非生物机制获得种子的孤立地区提供了一种手段。事实上,我们认为种子通过生物传播的距离可能与非生物机制记录的距离相当或超过。”

苏莫斯基和奥斯通过3年艰苦的佳博体育实验进行了这项研究,他们把1707颗大叶草种子喂给经常在大叶草床上和周围发现的动物——3种鱼类(北方河豚、鱼类、泥鱼或mummichos)、diamondback龟和一种海鸟,小鳞鱼。先前的研究已经从这些或类似物种的胃中恢复了大叶草种子,并且所有5种都被观察到在大叶草床上进食,这使得有意或无意地摄入大叶草种子成为可能。

然后,苏莫斯基从动物的粪便中取出种子——每颗都比一粒米还小——记录下它们的状况,然后将完整的种子种在装有来自弗吉尼亚州格洛斯特角VIMS河畔校区附近约克河沉积物和水的实验水箱中。

他们的实验结果表明,这些种子能够在所有被研究动物的肠道中存活下来,排泄率和发芽率最高的是mummichos和北方河豚,中等的是鳍鱼和菱形龟,最低的是鳞鱼。

他们还通过测量种子通过每个物种肠道所需的时间,并将这些值乘以每种生物报告的游泳或飞行速度,计算出这些动物可能携带种子的距离。

苏莫斯基说:“我们估计,这些鱼可以将大叶草种子传播10到100米,而水龟的最大传播距离约为1500米,约合1英里。”“这艘船是冠军,最大的扩散距离超过10英里。”

物理机制已经被证明可以将大叶藻种子传播到相似的距离:种子在海底被水流移动了几十米,单个漂浮的种子可以传播100米,完整的开花芽可以在海面上漂浮100多公里,这些开花芽可以漂浮数周,并含有多个种子。然而,Sumoksi指出,“动物可能是更有效的传播媒介,因为它们更喜欢生活在有利于海草生长的环境中,因此往往会把种子带到它们发芽的地方。”风和海流很容易将种子传播到不适合海草生长的地区。”

苏莫斯基补充说,她的研究中没有包括海牛、儒艮和绿海龟等动物,它们传播海草种子的距离远远超过了非生物机制。

总的来说,她说:“虽然种子会因摄入和消化而死亡,但预计有一部分种子会存活、发芽并长成成年植物,这意味着动物的分散可能导致过去的大叶草草地重新定居,甚至定居新的栖息地。”这对鳗草床和依赖它们作为栖息地、苗圃和食物的生物来说是个好消息。”