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被比作“海底蝗蟲”的海星為何爆發?

從膠州灣到南太平洋,海星的爆發都帶來了破壞。是什麼在造成其爆發?科學家們仍在尋找答案。

本文作者為韓擎,首發於中外對話海洋,遵照知識共享組織協議轉載

seastars outbreak in jiaozhou bay, shangdong, china
今年3月,多棘海盤車時隔14年在膠州灣再次爆發。圖片來源:Alamy

「爆發時會引起重視,但是海星很快就沒有了」,一位中國水產科學研究院黃海水產研究所研究員說。針對3月在山東膠州灣爆發的一種叫「多棘海盤車」(Asterias amurensis)的海星,在她看來,這是海星的共性,這造成了由於對海星研究的重視不足,相關項目少,研究資金也少,反過來制約了人們理解海星為何爆發。

所以在今年3月,當多棘海盤車時隔14年在膠州灣再次爆發時,人們仍然束手無策。灣內牡蠣、蛤仔底播養殖區的牡蠣稚貝和蛤仔被海星大量捕食,以至於政府臨時允許貝類養殖戶使用已被禁用的、被稱作“絕戶網”的地籠網加以應對。據青島市海洋發展局的專家調查,多棘海盤車爆發高峰時,平均密度達到每平方米50個。統計顯示,此次受災面積約10萬畝,大約相當於北京二環內的面積,預計經濟損失約1億元。

膠州灣地處溫帶,水溫適宜,灣內有多條河流匯入,有機質豐富,特別適合貝類養殖。據當地水產專家介紹,膠州灣的貝類養殖歷史可以追溯到三四十年前。養殖戶們將幼貝撒播在灘塗上,任其自然生長,這就是當地常見的底播養殖。然而這種養殖方式也為主要在海底活動的海星提供了便利。

2006年和2007年,多棘海盤車就曾兩次大量入侵膠州灣近海養殖區,當時遭殃的是鮑魚養殖區和菲律賓蛤仔主產區。中國水產科學院黃海水產研究所王印庚曾在一篇2008年的論文中寫到,在那之前膠州灣從未發生過海星「大兵團」入侵近海養殖區的事件。

當年,研究人員對這種被稱為「海底蝗蟲」的物種了解有限,並未給出確鑿的爆發原因。但當今年它們再次大量出現在膠州灣海底,研究者依然無法給出確定的解釋。中國科學院海洋研究所研究員張光濤認為,研究人員應該重視對海星的研究和監測,了解海星的遷移路徑和爆發規律。

時隔14年,海星為何又爆發?

在貝類養殖戶眼中,包括多棘海盤車在內的海星是「蝗蟲」一般的存在。張光濤說,海星是肉食性動物,不挑食、食量大,且有過度捕食的習慣。可以說是多棘海盤車所過之處,貝類「片甲不留」。

據《齊魯晚報》報導,3月多棘海盤車爆發後,前往現場調研的專家們將主要原因歸結為三點:海星向食物富集區聚集的攝食習性、天敵生物減少,以及海洋生態環境的變化。

關於第一點,張光濤提到,多棘海盤車主要以貝類為食,所以集中爆發在貝類養殖區,「食物多了,多棘海盤車也多」,他說。關於天敵的減少,他介紹道,海星的發育過程是變態發育,在1-2年的生長周期中,有1-2個月的時間是形似浮游生物的幼蟲階段,之後會逐漸發育成人們熟悉的海星的樣子。在幼蟲階段,海星的天敵很多,包括黃魚、鱸、鰈等在內的多數魚類都可以捕食海星幼蟲,但是成體海星的天敵很少。

Local fishers in Jiaouzhou Bay were allowed to use banned "cage nets" to help deal with the recent seastar outbreak
在膠州灣養殖區紅島魚港,當地養殖戶正忙於打撈海星。圖片來源:Almay

王印庚在前述論文中就曾將2006和2007年兩次爆發的主要原因歸結為天敵的減少。文中提出,過度捕撈造成了近海肉食性魚類的減少。此外,海鷗和水獺則是成年海星的天敵,而氣候變化和海洋環境環境破壞導致了這些物種的減少,這讓原本生活在深海的海星有條件在近海大量繁殖,並形成優勢。

此外,在海洋生態環境方面,前述接受《齊魯晚報》採訪的專家們認為,海中的營養鹽、PH值、水溫等水文因子的變化也可以為海星的繁殖創造有利條件。

但是對於氣候變化影響PH值進而提高海星幼蟲成活率的觀點,張光濤提出了異議。在他看來,儘管已有證據證明,海水酸鹼度變化確實會對海星幼蟲所攝食的浮游生物造成影響,但這些變化具體會給海星幼蟲帶來多大的影響仍需要進一步研究,不能簡單推論。

因為缺少多棘海盤車的研究和相關監測數據,現階段仍難以判斷造成爆發的直接原因,張光濤補充道:「這些原因只是研究人員分析推測的可能原因。」

踩點回歸的海星?

經過幾十年的觀測,澳大利亞的研究人員發現另一種海星的爆發存在周期性爆發的特點。這就是長棘海星(Acanthaster planci,亦名「棘冠海星」),由於它們貪婪獵食造礁珊瑚中的珊瑚蟲,能夠造成珊瑚嚴重的白化,因此有著「珊瑚殺手」的諢號。

澳大利亞的研究人員已在在大堡礁附近記錄到4次長棘海星爆發,分別出現在1960年代、1970年代末,1990年代初和2010年,其中最後一場爆發一直延續至今,在一些區域其周期大約為15年,另一些區域則為10-12年。在大多數情況下,這種海星的爆發都給大堡礁造成嚴重破壞。在中國南海,長棘海星的爆發對珊瑚礁的危害也越來越嚴重

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近幾十年來,長棘海星的爆發對澳大利亞大堡礁造成了嚴重破壞。圖片來源:Reinhard Dirscherl / Alamy

海南省海洋與漁業科學院副研究員李元超等研究者自2005年開始監測西沙珊瑚礁生態系統,他們通過資料追溯和實地監測發現南海的長棘海星的兩次爆發,第一次長棘海星數量增加是從2004年開始,對珊瑚礁的影響一直延續到2019年,第二次則是從2019年開始。

基於上述監測數據和澳大利亞的研究,李元超團隊在2019年發表論文稱「可以肯定」該海域長棘海星爆發週期大約為15年。

自然界中,存在一些物種由於自身固有的生物學特性,存在周期性爆發的現象。比如,美國東部正在經歷一種週期蟬的爆發。每隔17年的4至6月,其數以億計的成年個體從地下浮現,在幾週時間內交配,產卵,然後死亡。美國有7種週期蟬,爆發週期為13年或17年。

但據澳大利亞大堡礁海洋公園局的信息,儘管不乏研究努力,但是科學界目前對長棘海星周期性爆發的原因卻尚無共識。但這很可能是多種因素疊加的結果,而非如周期蟬那樣受物種自身生物學特性決定。但是,生物學特性可能依然在其中佔據著一個位置,除此之外,天敵的減少、地表徑流和海水湧升帶來營養物、洋流對幼蟲的播散,以及作為其食物的珊瑚的興衰都可能造成了長棘海星的爆發。

李元超的團隊的分析認為,長棘海星的爆發主要與颱風天氣、珊瑚礁魚類的減少、全球升溫和人類活動有關。其中,颱風過境帶來的大量營養鹽提高了海星幼蟲的成活率,而全球變暖和珊瑚礁魚類減少也都增加了海星精卵細胞被孵化和存活的機會。其團隊的觀測數據顯示,較高的水溫可以提高長棘海星幼蟲的成活率,在西沙群島附近平均水溫超過30℃的2006-2007年以及2014-2018年,長棘海星的數量都出現了不同程度的增加。

儘管對長棘海星周期性爆發的原因還沒有定論,長期從事棘皮動物研究的中國海洋大學教授曾曉起坦言,長棘海星對珊瑚礁生態威脅大,因此很多國家都有專門的研究團隊在進行研究,觀測數據也相對豐富。但是對於多棘海盤車,研究還太少。

「2006年和2007年出現過多棘海盤車爆發,但我們不清楚以前的情況,也不知道以後的」,曾曉起說。在他看來,長棘海星和多棘海盤車同屬海星綱,但不是一個物種,生物特性有所不同,生活環境也不一樣,爆發規律和原因不宜簡單類比。

亟需加強海星研究

事實上,多棘海盤車已經逐漸成為西北和東北太平洋沿岸國家重點關注的生態災害。據2019年中科院煙台海岸帶研究所等機構的研究者聯合發表的一篇論文的 同時,他們通過文獻梳理還發現,各國對該物種爆發原因的研究都比較有限,對於氣候變化和人類活動帶來的海洋酸化、水溫上升,近岸貝類養殖等因素對該物種的影響仍缺少定量研究。

在被問及膠州灣多棘海盤車爆發的原因和規律時,多位曾發表過多棘海盤車相關論文的研究人員仍對中外對話表示,自己研究有限,無法給出明確答案。類似地,南海長棘海星的爆發原因也仍在討論當中。鑑於這種海星對珊瑚礁的可怕的破壞力,長期關注中國珊瑚礁生態的中科院南海所珊瑚礁研究室副研究員練健生此前呼籲,應盡快跟進對長棘海星的長期監測。

研究資金短缺是制約海星研究的原因之一。李元超在上述論文中寫到,儘管國家和地方會劃撥部分經費用於治理長棘海星局部爆發,但這些應急經費不能滿足對爆發機制、原因、長棘海星生活史和防控預警的研究需求。

研究人員們紛紛向中外對話強調加強跟踪和監測的重要性。曾曉起建議,多棘海盤車應該被加入到近海環境和生物的定期監測中,以便了解其分佈區,每年的繁殖量,以及重點區域內的生物量變化。張光濤則補充道,特別應該監測海星幼體的數量變化和遷移路徑,以便在海星幼體階段就發現爆發風險並進行控制。此外,他提議對黃魚、鱸、鰈這些海星幼體的天敵魚類,可以進行適當的增殖放流。


本文作者為韓擎,首發於中外對話海洋,遵照知識共享組織協議轉載


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