气候剧变下，“挖洞蟹”玩大了！挖呀挖，挖得盐沼大变身
编·者·按：“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到一项研究，揭示了气候变化如何推动一种贪婪的蟹类，大幅度改变了美国东南部的盐沼生态系统。这项发表在《美国国家科学院院刊》上的研究表明，由于海平面上升和潮汐淹没增加，南卡罗来纳到佛罗里达之间的盐沼地下的土壤变得更为柔软。这种变化为一种挖洞蟹——紫沼蟹（Sesarma reticulatum）提供了生存的机会，因为它们以维系盐沼的芦苇为食。
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研究的发现
该研究发现，这些蟹类清理掉的植被，实际上改变了流经盐沼的小溪的水流情况，并且在盐沼的捕食者和猎物物种之间改变了生态动态。研究人员表示，紫沼蟹曾经只是东南部盐沼的一个“次要参与者”，而现在参与度增加、可以被认为是“关键”物种，即在塑造生态系统中发挥主导作用的物种。
在美国东南部盐沼地，河口因植被被清理而迅速侵蚀。图片来源：布朗大学
美国布朗大学生态与进化生物学的名誉教授马克·伯特内斯是这个研究的合著者之一，他表示：“我们发现了海平面上升如何激活一个‘关键’物种，它正在戏剧性地改造这些盐沼。这很重要，因为海平面上升是一个全球性普遍存在的现象，而这是一个相当出乎意料的结果。我们需要开始思考全球气候变化如何可能在其他生态系统中激活新的‘关键’物种。”
在伯特内斯实验室里，关于紫沼蟹、以及它们对盐沼的影响的研究已经有很长时间了。2011年，伯特内斯和学生们曾经发现，紫沼蟹，是芦苇根和叶子的贪婪“食草者”，是导致了在科德角盐沼突然死亡的“罪魁祸首”。在那种情况下，过度捕捞突然使得类似银花鲈鱼（Striped Bass）等掠食者物种从水中消失，使得蟹类有了自由肆意破坏盐沼的权力。那时的研究中的一名本科生合著者正是克里斯蒂妮·安吉利尼，她现在是佛罗里达大学的副教授，也是这篇新文章的高级作者之一。
紫沼蟹曾被认为主要分布在佛罗里达和南卡罗来纳的沼泽地中，但它们的数量并没有像在更北的地区那样激增。其中一个潜在原因是土壤基质的不同。几年前在伯特内斯实验室担任本科研究员的西尼德·克罗蒂，现在是耶鲁大学碳封存实验室的项目总监，她指出：地面的硬度在紫沼蟹是否能在某地定居上起着很大的作用。她的研究结果显示，在多数南部沼泽中通常发现的坚硬土壤底质相比，紫沼蟹在泥炭质的新英格兰土壤中更容易挖洞建造巢穴和觅食。
然而，随着气候变化导致海平面上升，克罗蒂、安吉利尼和伯特内斯想搞清楚，土壤的软化是否让紫沼蟹在南方更容易立足。他们查看了南卡罗来纳和佛罗里达的九个地方的空中照片，发现从1990年代末到2010年代末，盐沼小溪中显示紫沼蟹挖洞痕迹的数量增加了整整240%。与此同时，对这些地区海平面上升的调查显示，与20世纪90年代相比，这些地方的潮汐淹没时间每天多了将近一小时。
伯特内斯说：“海平面上升导致了这些蟹原本挖不动洞的土地变软。现在，土地变软了，它们就有了一个理想的栖息地，可以支持这些紫沼蟹在这里挖洞。”
研究发现，这群新出现的紫沼蟹在搞事情，正在改变盐沼的格局。它们清理了草本植被，让盐沼中小溪的形成速度加快了，而且盐沼小溪的排水密度还涨了整整35%。
紫沼蟹的这种行为还影响了小溪里捕食者和猎物之间的互动。它们清理了草本植被，让捕食者更容易抓到贝类和其他猎物。研究发现，经过紫沼蟹挖洞的小溪里，贻贝的数量明显减少。
安吉利尼表示：“随着东南部盐沼被淹没，它们从草地逐渐分化为盐沼小块，贝类、蜗牛和其他无脊椎动物的数量减少。这些动态显示了随着海平面上升的加速和它们将继续成为商业、娱乐和生态重要物种的觅食场地的时间有多长，盐沼可能会多么迅速地消失。”
研究人员指出，紫沼蟹如今不仅仅在改变盐沼的地貌，还在其他物种之间的生态相互作用上发挥作用。这是第一个由于人为气候变化而激活的新关键物种的例子。
伯特内斯表示：“这将成为教科书上的内容。这是气候变化改变生态系统的一个不被充分重视的方式。”
海洋与湿地·小百科
【紫沼蟹】
紫沼蟹（Purple Marsh Crab，拉丁名Sesarma reticulatum）是一种常见的挖洞蟹，属于方蟹科（Grapsidae）的一种。这种蟹主要分布在美国的东南部的盐沼和河口地区，特别是在佛罗里达和南卡罗来纳等地。它以植物、藻类和底栖动物为食，喜欢在泥沙中挖掘洞穴，同时也是盐沼生态系统中的一个关键物种。在上文提到的研究中，紫沼蟹因其对盐沼植被的影响而引起了科学家们的关注。
一只紫沼蟹。Gall L（2019年），耶鲁大学皮博迪博物馆无脊椎动物动物学部。
https://www.gbif.org/occurrence/1270752499
【盐沼】
盐沼（salt marsh）是一种特殊类型的沿海湿地生态系统，通常位于海水与淡水交汇的地方。这一生态系统的特征在于其盐分浓度较高的土壤，主要由潮汐作用引起的海水涌入形成。盐沼地表覆盖着盐生植物，如碱蓬和碱蓬草，这些植物具有适应高盐环境的特殊生理机制。盐沼的独特之处在于其丰富的生态多样性，为多种鸟类、鱼类、无脊椎动物等提供了重要的栖息地。此外，盐沼还扮演着自然界的重要过滤器角色，能够净化水体、防止海岸侵蚀，并在生态系统中保持生态平衡。
【银花鲈鱼】
银花鲈鱼（Striped Bass，拉丁名Morone saxatilis），又称为条纹鲈鱼，是一种肉食性鱼类。作为广泛分布于北美大西洋沿海的大型底栖鱼类，体形修长，侧扁，身上布满鲜明的黑色纵条纹，因而得名。银花鲈鱼在海水和淡水之间迁徙，通常选择在河口、沿海海域和淡水湖泊中栖息。其身体强健，头部略尖，拥有强大的捕食能力。在上面的研究中提到了，过度捕捞导致了银花鲈鱼等掠食者从水中消失，为紫沼蟹创造了一个“水中无猎者，螃蟹充大王”的环境，这让这帮蟹有更多机会搞破坏盐沼。这个过程是导致盐沼生态变化的重要因素之一。
思考题 | 举一反三
Q1. 通过研究发现，海平面上升导致的土壤软化为挖洞蟹创造了理想的栖息地。在数据支持下，我们能否深入了解这一变化对盐沼生态系统结构和稳定性的具体影响？
Q2. 挖洞蟹清理草本植被，加速了盐沼小溪的形成速度，使排水密度增加了高达35%。这种水文学变化是否与其他湿地系统中的生态系统服务有类似趋势，以及这可能对水资源管理产生何种影响？
Q3.数据显示，紫沼蟹在盐沼地区的出现显著增加，海平面上升的同时土地潮时也相应增加。这是否暗示着挖洞蟹活动可能随着未来海平面上升而进一步加剧？
Q4.挖洞蟹活动影响了盐沼中捕食者和猎物之间的相互作用，尤其是贻贝的数量明显减少。这是否可能引发整个沿海食物网的重新构建，以及，这种生态变化会如何与渔业资源相关？
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编译 | 王芊佳
审核 | Moretti
排版 | Moretti
【参考资料】
一、研究全文参见：
Sinéad M. Crotty et al, Sea-level rise and the emergence of a keystone grazer alter the geomorphic evolution and ecology of southeast US salt marshes, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.1917869117
https://www.pnas.org/content/early/2020/07/09/1917869117
二、布朗大学的官网报道：
1.https://www.brown.edu/news/2020-07-13/keystone
2.https://www.brown.edu/news/2020-07-13/keystone