Луга из морских водорослей, которые обеспечивают защиту побережья и являются важной средой обитания для рыб, сокращаются во всем мире, отчасти из-за чрезмерного поступления питательных веществ в прибрежные воды со стоком с ферм и городских территорий. Питательные вещества стимулируют рост водорослей на листьях водорослей, которые не получают достаточного количества солнечного света. В Элкхорн-Слау, крупном эстуарии центрального побережья Калифорнии, цветение водорослей, вызванное высоким содержанием питательных веществ, является повторяющейся проблемой.
Тем не менее, клумбы из морских водорослей в последние годы расширяются.«Когда мы видим, что заросли водорослей восстанавливаются, особенно в деградированной среде, такой как Элкхорн Слау, люди хотят знать, почему», — сказал Брент Хьюз, доктор философии. кандидат экологии и эволюционной биологии Калифорнийского университета в Санта-Крус и первый автор исследования PNAS. Его соавторами являются Тим Тинкер, биолог из Геологической службы США, и Керстин Уоссон, координатор исследований Национального эстуарного заповедника Элкхорн-Слау, которые являются адъюнкт-профессорами экологии и эволюционной биологии в UCSC.Хьюз и его коллеги задокументировали замечательную цепную реакцию, которая началась, когда каланы начали возвращаться в Топь Элкхорн в 1984 году.
Каланы напрямую не влияют на водоросли, но они едят огромное количество крабов, резко уменьшая количество и размер крабы в болоте. Поскольку на них охотится меньше крабов, пасущиеся беспозвоночные, такие как морские слизни, становятся более многочисленными и крупными. Морские слизни питаются водорослями, растущими на листьях водорослей, сохраняя листья чистыми и здоровыми.
«Водоросли действительно зеленые и процветают там, где много каланов, даже по сравнению с водорослями в более нетронутых системах без излишков питательных веществ», — сказал Хьюз.В дополнение к морским слизням, мелкие ракообразные, известные как Idotea, также являются важными травоядными водорослями, и их количество также увеличивается, когда каланы контролируют популяцию крабов.
Такой вид цепной реакции в пищевой сети известен экологам как «трофический каскад». Ученым давно известно, что каланы оказывают большое влияние на прибрежные экосистемы. Их важность в поддержании лесов водорослей путем охоты на животных, которые пасутся на водорослях, особенно хорошо задокументирована. По словам Тинкер, новое исследование показывает, что каланы играют несколько иную, но не менее важную роль в эстуарных экосистемах, таких как Элкхорн Слау.
«Это дает нам еще один пример того, как сильные взаимодействия каланов с их беспозвоночными жертвами могут иметь каскадные эффекты, приводящие к неожиданным, но глубоким изменениям в основе пищевой сети», — сказал он. «Это также отличное напоминание о том, что высшие хищники, которые в значительной степени исчезли из стольких экосистем, могут играть жизненно важные функции».Популяция каланов в Элкхорн-Слау переживала периоды взлетов и падений, отражая тенденции в продолжающемся восстановлении калифорнийских каланов. Первоначальная реколонизирующая популяция этого болота, составлявшая около 15 человек, сократилась в конце 1980-х годов, затем выросла почти до 100 в 1990-х годах, после чего снова сократилась, после чего за последнее десятилетие последовало восстановление. По словам Хьюза, эти колебания в популяции выдр сопровождались соответствующими колебаниями в зарослях водорослей.
По его словам, даже в пределах топи плотность каланов варьируется в зависимости от водорослей, а те, у которых больше выдр, имеют меньше крабов меньшего размера и более здоровые водоросли.Исследователи использовали комбинацию полевых экспериментов и данных долгосрочного мониторинга Elkhorn Slough для изучения этих взаимодействий. «Мы использовали несколько подходов, и все они дали один и тот же ответ», — сказал Хьюз.
Eelgrass (Zostera marina) — доминирующие водоросли в Элкхорн-Слау и в других местах северного полушария. Морские травы в целом являются важной средой обитания для молоди рыб, а заросли угря на западном побережье особенно важны для таких видов, как тихоокеанская сельдь, палтус и лосось.
Кроме того, заросли морских водорослей защищают береговую линию от штормов и волн, а также поглощают углекислый газ из морской воды и атмосферы.«Это важные прибрежные экосистемы, которые мы теряем, и в основном это связано с восходящими эффектами, такими как нагрузка питательными веществами. Это исследование показывает, что эти экосистемы также подвергаются воздействию нисходящих сил из-за потери высших хищников», — сказал он. — сказал Хьюз.
По его словам, находки в Элкхорн-Слау предполагают, что расширение популяции каланов в Калифорнии и повторное заселение других эстуариев, вероятно, будет полезно для среды обитания морских водорослей по всему штату.По словам Уоссона, это исследование имеет важные управленческие последствия, предполагая, что для восстановления ценных прибрежных местообитаний может потребоваться восстановление целых пищевых сетей. «Это новая перспектива для нас», — сказала она. «Большинство менеджеров эстуариев сосредотачиваются на восходящем подходе, возвращая болота и водоросли и надеясь, что вместе с ними придет и остальное.
Но в этом случае ясно, что вам нужно сосредоточиться одновременно на верхней и нижней части пищевой сети. . "Помимо Хьюза, Тинкер и Уоссона, соавторами исследования являются Рон Эби и Эрик Ван Дайк из Национального исследовательского заповедника эстуариев Элкхорн-Слау; Корина Маркс из Калифорнийского государственного университета в Монтерей-Бей; и Кеннет Джонсон из Исследовательского института аквариума Монтерей-Бей. Эта работа была поддержана Национальной системой эстуарных исследований, Департаментом рыб и дикой природы Калифорнии и Западным экологическим исследовательским центром Геологической службы США.
