海藻床由全球寒温带大陆架区硬质底上的大型海藻和其他海洋生物类群共同构成,被认为是地球上最丰富多彩、最具活力的生态系统之一,在近岸海洋生态系统中发挥着重要的生态功能。近年来,海藻床生态系统在全球范围内遭受到严重的破坏,这导致高生产力的海藻床向由珊瑚藻类和食草动物组成的低生产力和低生境结构复杂性的荒原转变。这改变海域生态系统的营养结构,并最终影响到海洋生物群落结构、生物多样性和生态系统的稳定性。海胆作为海藻床生态系统中典型的食草动物为了生存和繁殖需要摄食大量海藻。海胆的过度放牧是导致海藻床向荒原转变的重要原因。因此,有效地调控海胆的觅食和摄食行为是海藻床生态系统管理的关键。海胆能够感知到压碎海胆所释放的化学信号,这种化学信号称之为“警报信号”。针对海胆过度啃食海藻床这一重要生态问题,本文研究了警报信号对光棘球海胆觅食、摄食和繁殖的影响。相关研究能够为管理海藻床生态系统提供新线索。1.警报信号对光棘球海胆觅食和摄食行为的影响建立一种有效的方法来调控海胆的觅食和摄食行为是海藻床管理的关键。本实验旨在研究海胆释放的警报信号能否有效调控海胆的觅食和摄食行为。本研究发现,海带和海胆之间的警报信号能显著阻止觅食的光棘球海胆。这一结果表明,警报信号能够在关键的海藻床区域起到屏障的作用来阻止海胆觅食。然而,光棘球海胆的亚里士多德提灯反应在有和没有警报信号这两组中没有显著差异。综上所述,警告信号尽管显著影响海胆的觅食行为,但对亚里士多德提灯反应没有显著影响。本研究提出了警报信号作为绿色工程应用于海藻床管理的潜力。进一步研究海胆警报信号的化学基础是大规模应用警报信调控海胆觅食行为进而管理海藻床的关键。2.食物和个性对暴露在警报信号下光棘球海胆觅食行为的影响根据此前的实验,我们发现海带周围的警报信号能够阻止光棘球海胆觅食海带,但不会促使海胆远离海带。这一现象是由警报信号还是海带的吸引所影响的,在很大程度上仍是未知的。本研究发现,无论警报信号周围有还是没有海带,海胆在危险区域的时间是没有显著差异的。这意味着该现象是海胆自身的策略,而不是海带的吸引。本研究中,海带和海胆之间的警报信号显著影响了禁食光棘球海胆的觅食行为。这表明警报信号能有效地阻止饥饿的海胆觅食海带。此外,海胆的觅食能力是其个性的一个体现,研究发现海胆在危险区域的时间与其觅食速度之间没有相关性。在接近不同数量警报信号的安全区域,海胆在安全区域的时间与其觅食速度之间无显著相关性,这说明警报信号能够有效阻止觅食能力强的海胆进行觅食。本研究表明,警报信号作为一种高效的可利用的生物屏障,是调控海胆在海藻床生态系统中过度啃食的一种潜在的有效方法。值得注意的是,本研究是一项短期的实验室调查,没有考虑到自然条件的复杂性。因此,进一步野外调查是必要的。3.警报信号对光棘球海胆繁殖的影响海胆能感知同种受伤个体释放的警报信号,并在暴露于警报信号条件下进行反捕食行为。这表明警报信号在海胆中存在着适合度益处。本文研究了警报信号对光棘球海胆的受精、孵化、畸形和幼体体尺的影响,来阐明其是否存在着适合度代价。实验结果发现,暴露在警报信号条件下光棘球海胆的受精率和孵化率显著低于无警报信号暴露。这说明警报信号的适合度代价存在于海胆繁殖中。光棘球海胆的四腕幼体的畸形率、体长、胃长和胃宽在有无警报信号条件下没有显著差异。四腕幼体的体宽在警报信号暴露下显著短于无警报信号暴露。这表明,海胆在警报信号暴露的环境中可能以更小的幼体生存。本研究明确了海胆在早期发育过程中存在警报信号的适合度代价。这暗示警报信号在海藻床生态系统中具有重要的生态作用。