连接海带森林和海滩的跨生态系统补贴的编排

虽然在空间上截然不同，但圣巴巴拉海峡的潮下带海带森林和沙滩紧密相连。巨型海带（Macrocystis pyrifera）是岩礁的基础物种，当巨型海藻的叶子脱离森林并被运送到海滩时，它也是海滩食物网的主要部分。

 但这种关系远不止于此。在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上发表的一篇论文中，科学家合作证明，海带森林不仅为生活在沙子中的微小但饥饿的甲壳类动物提供食物，它们还可以影响沙滩食物网其他层面的动态。这些发现对海滩上食物网的稳定性以及严重依赖其他生态系统资源投入的生态系统具有重要意义。

“海带森林和海滩都是高度动态的生态系统，”加州大学圣巴巴拉分校沿海海洋生态学家珍妮·杜根（Jenny Dugan）说，她是该论文的合著者。“这两个生态系统的动态如何相互作用和行为是这里的关键问题，尤其是在海滩系统如此依赖海带森林的情况下。

虽然在空间上截然不同，但圣巴巴拉海峡的潮下带海带森林和沙滩紧密相连。巨型海带（Macrocystis pyrifera）是岩礁的基础物种，当巨型海藻的叶子脱离森林并被运送到海滩时，它也是海滩食物网的主要部分。

由加州大学戴维斯分校定量生态学家乔纳森·沃尔特（Jonathan Walter）领导的团队利用加州大学旧金山分校国家科学基金会支持的圣巴巴拉海岸长期生态研究（SBC LTER）网站的长期数据，试图了解来自海带森林的漂流海带或海带是否会影响海滩生态系统的动态 – 例如，物种如何应对不断变化的环境， 或者海滩生态系统对干扰的适应能力。

沃尔特感兴趣的是海带的周期性丰度和稀缺性，特别是当生态系统中的种群同步上升和下降时产生的同步现象。

“在这个例子中，”他说，“珊瑚礁上的海带数量会随着时间的推移而变化，其中几个海带森林的丰度峰值和丰度低点在时间上是匹配的。这就是我们所说的同步。虽然同步是一种自然且无处不在的现象，但尚未完全理解其含义。

研究团队的模型建立在五个沙滩的风、波浪、波浪和海滩宽度数据的时间序列上，时间跨度为11年。它揭示了同步模式——海滩上海带的丰度可以通过森林中的海带丰度、波浪作用和海滩宽度一起波动来解释。在最长的时间尺度上，海带森林生物量和海滩宽度是海滩上海带破坏的最大驱动因素。

“我们发现这种同步中的时间滞后很重要，”杜根说。“这并不像一切都同时变化那么简单——它就像不同的歌曲或旋律以不同的方式组合在一起。这使得模式更加复杂，这就是为什么它需要我们使用的分析类型。

重要的是，研究人员发现，这种同步性从海洋到海岸的交叉形式是大量的掠食性滨鸟，如鹬和鸻，它们落后于海滩上的蜻蜓沉积。

“一旦到达海滩，海带就会养活一个由小型无脊椎动物（甲壳类动物和昆虫）组成的高产群落，而这些动物又是滨鸟最喜欢的食物，”杜根解释说。她补充说，在这种情况下，跨系统的同步性尤其值得注意，因为海滩生态系统严重依赖海带补贴。

沃尔特指出，同步性在生态系统中的作用的发现填补了理解珊瑚礁和海滩联系的关键知识空白。

“我们知道这两个系统都是动态的，”他说。“我们知道它们之间存在重要的联系，但事实上，我们可以把它拉出来，看到类似的事情发生在更大的区域，并表明同步性与海带森林和海滩之间的这种耦合有关，并且这种耦合通过食物网级联到滨鸟，有助于将其带回家。

SBC LTER及其收集的时间序列数据之所以特别有价值，是因为它使科学家能够识别和研究可能存在但在其他无法获得这些数据的生态系统中不容易识别的模式。

“海带森林的动态性质，就其高生产力和周转率而言，对于围绕基础物种构建的生态系统来说是独一无二的，”合著者兼沿海生态学家、UCSB海洋科学研究所研究员Kyle Emery说。“与其他基础物种相比，它使我们能够多次观察变化，并使我们能够观察许多不同的系统状态、过程和功能。这使我们能够更快地分析这些跨生态系统同步的问题。

同步也是需要牢记的事情，因为气候的变化可能会改变相关生态系统执行其功能的方式。

“这与这些系统在面对不断变化的环境条件时持续存在的能力有关，”沃尔特说。他解释说，如果海带森林的丰度和稀缺性过于同步，那么一个海带森林被从另一个森林散布的繁殖体拯救的可能性就会降低。这对陆上的食物网有影响。他说，一点异步性可以使系统能够抵抗波动，因此更加稳定。