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厄尔尼诺北美大规模棘皮动物死亡令科学家困

时间:2019-07-14 00:20:27 来源:互联网 阅读:0次

厄尔尼诺?北美大规模棘皮动物死亡令科学家困惑不已

原标题:海星之死

已知规模的海星疾病正在席卷北美沿海海域,研究人员急切地想要找出罪魁祸首,并了解其影响。

美国华盛顿州的深海物种,如太阳海星,被这场疾病影响,其“手臂”开始下垂和分离。图片来源:JAN KOCIAN

美国西雅图水族馆坐落在普吉特海湾的水域之上,几条大马哈鱼悠闲地从光秃的岩石旁游过。“这里曾满是海星。”水族馆兽医Lesanna Lahner说道,而现在却不见踪影。这种五肢棘皮动物是北美东部和西部海岸遭受一种神秘症候群侵袭的见证者。

去年10月,Lahner从休闲潜水者那里首次听到附近沿海水域海星成批死亡的消息。海星先是发生白色病变,然后身体下垂、破裂、器官泄漏。Lahner派潜水员去调查水族馆码头下方发生了什么。11月,水族馆里的3种海星都死亡了。“我们看到过海星数量的消长,但从未有如此大的规模。”Laher说道。

在此之前,Lahner将生病的海星隔离,使用超声波设备监测到其心跳疲软。她向医学教科书作者求助,但一无所获。Lahner尝试使用抗生素,也没有起到效果。,Lahner不得不对海星实施安乐死。

现在,一些死亡的海星被小心翼翼地标记并码放在Lahner的办公室。她已经将样本寄给了病理学家和遗传学家,他们急于了解这次在棘皮动物记录中影响范围广的疾病。“很多人都在争先恐后进行研究。”西华盛顿大学(WWU)生态学家Benjamin Miner说道,他正在考察海岸情况,并开展相关实验。

与此同时,这场瘟疫还侵袭着数千公里海岸线上的约20种海星。生物学家担心,西海岸的一些物种甚至会灭绝。“无脊椎动物多样性的潜在损失令人难以应对。”康奈尔大学生态学家Drew Harvell称,种群恢复以及海星再次成为潮间带的标志性物种可能需要几十年。

灾难先兆

1940年,小说家John Steinbeck和生物学家Edward Ricketts在加利福尼亚湾进行一次有名的探险时,海湾太阳星(Heliaster kubiniji)到处都是,Steinbeck曾在文章中对这种“快乐地活着”的生物表示惊叹。

1978年的夏天,海湾海星遭遇了一场流行病,白色病变扩散导致海星数量下降。患病和死亡的海星上都覆盖着一层细菌,但研究人员并不确定这些细菌是罪魁祸首还是继发感染。“20世纪80年代人们认为这种事只会发生一次。”加州大学(UC)圣克鲁兹分校海洋生态学家Peter Raimondi说。

然而疾病在1997年再次降临。UC圣芭芭拉分校生态学家John Engle当时正在海峡群岛研究潮间带群落。海星大规模死亡后,他深刻意识到了其对重塑海洋生态系统的影响。

俄勒冈州立大学的Bruce Menge表示,海星虽然有着老实的外观和良好的声誉,但它却是食肉动物,被称为“潮间带的狮子”。一只小海星可以利用为其管脚助力的液压系统撕裂岩石中的藤壶和帽贝。在撬开贻贝的壳时,一些海星会将胃外翻,令其进入贝壳消化食物。与其他种类动物不同,棘皮动物能在不到一秒钟的时间内强化结缔组织。尽管海星的速度并不出名,但向日葵海星(Pycnopodia helianthoides)可以凭借其16条甚至更多的“手臂”下方的成千上万只管脚,达到每秒1米的速度,甚至可以捕捉游鱼。如果食物稀缺,海星很容易抵抗饥饿。

然而,当这些捕食者完全消失时,生物链就会完全颠倒。20世纪90年代末,Engle回忆起他看到向日葵海星以前的一些猎物(如海胆)在海峡群岛肆意生长,海胆生长在大片海藻中,从而影响了喜欢到海藻处寻找食物和居所的鱼类。Engle称,大多数情况下,南加州的海星数量从不反弹,因此“整个系统真的改变了”。

海星陨落

2013年6月,华盛顿州奥林匹克国家公园里的生物学家发现“海星点”景区发生了奇怪的情况。超过1/4的海星上出现损伤或其他疾病迹象。这份报告被Engle和其他研究人员在1997年组成的岩石潮间带络(MARINe)注意到了,MARINe同意迅速检查西海岸的近200个站点。(MARINe旨在使用标准化方法密切关注近海岸生态系统。)

到8月,北至阿拉斯加的海岸都发现了白色病变的海星。“这是可怕的。”加拿大温哥华水族馆副馆长Jeffrey Marliave说道。到11月,该症状已经在84个考察站点中超过一半的地方出现,甚至南至圣地亚哥,死亡率达100%。Raimondi称,多亏了MARINe,西海岸的疫情是“追踪工作做得的海洋事件”。

疾病暴发过程中存在很多奇怪的事情。过去西海岸的疫情通常都与温暖的沿海水域有关,但近这些水域已经相对凉爽。并且这一次,类似的海星疾病似乎蔓延到了北美东部沿岸。

研究人员希望了解该疾病如何影响到这么多物种,以及为何其对物种的侵袭遵循了特定的顺序——首先是向日葵海星,然后是粉红色海星,之后是蝙蝠海星。他们也不理解为何西海岸的疫情暴发开始于北部,然后移至南部,与过去事件的方向相反。还有为何华盛顿州和加利福尼亚州的海星种群受到强烈影响,而俄勒冈州却似乎毫发无损?

也许喜欢捕食海星的海鸟在通过空气传播疾病;也许当地的水流导致病原体出现在一些地区;猎物被感染也许可以解释为何与沿海水域没有直接联系的水族馆海星也难逃一劫;病原体也许进入了饲养海星所需的贻贝和蛤中。由于需要全国的实验室都参与其中,解决中心谜题,即病原体的身份,似乎还是件遥远的事情。

实验悲观

罗德岛大学海洋病理学家Marta Gomez-Chiarri和她的研究生Caitlin DelSeto在实验室中饲养着海星。2001年他们首次发现了一些令人不安的事情:用新鲜海水饲养的海星患病而亡,而使用过滤水的再循环贮水池中的海星却保持着健康状态。这说明,“水中含有一些传染疾病的物质。”Gomez-CHiarri说道。

之后,康奈尔大学微生物海洋学家Ian Hewson的实验室里不断收到死亡的海星样本,遗传检测连同其他测试已经排除了许多潜在的杀手——真菌、原生动物、较大的寄生虫和一些种类的细菌。

然而病毒仍然未知。直到去年12月,Hewson和3名大学生识别出了3种海胆中的病毒。病毒没有核糖体标记,因此Hweson使用其他耗时和昂贵的办法对其进行识别。“这是我做过的数量级的研究。”Hewson说道。

Hweson通过对比健康和患病动物样本并寻找被复制的微生物,初步确认了一批病毒性和细菌性候选者。

终,Hweson计划在从水族馆和站点收集的水和沉积物样本中寻找病原体。此外,Hweson还关注着博物馆的样本,希望能够发现疾病暴发是因为长期存在的微生物还是新出现的微生物。

其他检查工作也在华盛顿州进行着。由美国地质调查局(USGS)运行的一个鱼类实验室使用大型塑料容器饲养着50只正在接受检疫的海星。现在在华盛顿大学攻读博士后的Colleen Burge是Harvell以前的学生,她已经对海星食物受感染的可能性进行过研究。她向健康海星的饲养池中加入病变的管脚,3周后只有一个海星死亡。之后,当饲养池的温度升高时,更多的海星受到感染。尽管目前看来疾病暴发似乎不是被海水变暖所影响,但升温应该会令海星的抵抗力减弱。

实验室之外,研究人员继续调查着潮汐池和近岸海域。近,Harvell、Burge和康奈尔大学研究生Morgan Eisenlord在距离USGS实验室14公里的Hadlock Marina口岸对退潮时的码头进行考察。Harvell很悲观,西北太平洋地区的海星多样性十分突出,现在却面临海星濒危的情况。

海水持续变暖,海星的死亡会加剧。Raimondi称,强烈的厄尔尼诺现象很可能会在8月到达西海岸。“现在我们可能处在疾病暴发的初期、中期或结束阶段。”他说,“我们并不清楚,这令人十分不安。”(张冬冬)

原标题:厄尔尼诺?北美大规模棘皮动物死亡令科学家困惑不已

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稿源:人民

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