小搭便车者揭示海龟运动与觅食生态学
小搭便车者揭示海龟运动与觅食生态学

微小的搭便车者揭示了海龟的活动和觅食生态

生活在海龟壳上的附生生物可以帮助研究人员了解它们神秘的生活。

阿曼达Heidt
2021年7月13日

上图:佛罗里达海岸圣乔治岛的筑巢海滩上,研究人员刮红海龟的壳。
马修器皿

一个根据7月2日发表的一项研究,海龟的壳中充满了成千上万的微观动物,这些搭便车者的独特特征可以帮助科学家了解海龟的旅行和饮食生态学与进化前沿. 通过将这些所谓的表生生物的数据与稳定同位素分析相结合,研究人员能够识别可能有助于区分海龟种群的特定生物,从而帮助确定保护重点,否则这些重点将取决于昂贵的卫星跟踪。

“当人们使用一种新技术来研究海龟时,我总是很兴奋,因为尽管我们已经研究它们几十年了,仍然有很多我们不知道的东西,”中佛罗里达大学的海洋生态学家Erin Seney说,她没有参与这项研究欧洲杯微信竞猜活动.“很高兴看到这种独特的方法,不仅可以观察海龟身上生活着什么,还可以观察海龟的附生生物和它们的稳定同位素特征之间的相互联系,这可以表明它们吃什么和它们在哪里吃。”

2016年,伊恩·西尔弗·格尔吉斯(Ian Silver Grages)在攻读硕士学位的另一个项目时,注意到红海龟的一些独特之处。伊恩·西尔弗·格尔吉斯现在是佛罗里达州立大学的博士生,也是这项新研究的主要作者(Caretta Caretta在墨西哥湾筑巢的海滩上。“当我看到第一只海龟时,我说,‘哦,天哪,这只海龟真脏,’”他说。他描述了千变万化的外生生物——藤壶、藻类、蠕虫和其他生物——覆盖在海龟的外壳上。“不管出于什么原因,它们真的被难以置信地覆盖了,”silvergorges说,这让他想知道这些群落是如何成长的,以及它们可能会受到海龟迁徙的影响。

银峡现在研究的是能揭示红海龟生态状况的随生生物。红海龟在几十公里外觅食,追踪它们既困难又昂贵。最便宜的卫星标签的成本大约为1000美元,而为了对人口做出保护建议,科学家需要大量的数据。如果能以一种有意义的方式利用附生生物,它们可以补充卫星跟踪和其他工具,比如从一个小组织样本中提取稳定同位素分析,揭示海龟吃的食物的位置和类型。例如,如果海龟在不同的区域觅食,或者专注于不同的猎物,它们的附生生物也会不同吗?

团队的第一次这本书去年发表,重点研究了小动物群,这是一组比细菌大,但基本上肉眼看不见的微生物。作者发现,一只海龟可以容纳多达15万个小动物个体,这个小小的移动生态系统极其多样化,包括35个活着的动物门中的23个。仅从线虫这一分类群来看,研究小组就在24只海龟中鉴定出了110多个属。

墨西哥湾的地图,包括研究小组用来分配红海龟的觅食区域。(SGI,圣乔治岛;NGOM,墨西哥湾北部;EGOM,墨西哥湾东部;SGOM,墨西哥湾南部;SNWA,亚热带西北大西洋;SAB,南大西洋湾)
I. silver-gorges等,生态前面另一个星球,doi:10.3389/fevo.2021.696412021

在他们的新研究中,Silver-Gorges和他的同事将先前的小动物信息与另一种被称为大型动物的附属生物的新数据以及来自同一只海龟的稳定同位素分析相结合。之前有一位同事配对卫星跟踪数据和稳定同位素读数从墨西哥湾捕获的红海龟,创建了一个粗略的地图,海龟去哪里,以及它们在这些地区进食后的同位素特征是什么。“根据这些数据,基本上你能做的就是根据稳定的同位素将你采集的海龟分配到广阔的觅食区域,”Silver-Gorges说欧洲杯微信竞猜活动,他补充说,该团队还可以研究在这些相同的地区,表面生物群落是如何变化的。

为了收集小型底栖动物和大型底栖动物的数据,研究小组于2018年对23只雌性红海龟进行了取样,这些雌性红海龟将在佛罗里达狭长地带海岸附近的圣乔治岛上筑巢。Silver Grages说,这项工作对最近的另一个项目之旅来说可能很辛苦。他花了两周时间走了大约180英里寻找海龟,通常直到深夜才找到它们。

在海龟产卵之前,研究人员避免打扰它们。一旦发生这种情况,它们就会立即采取行动,用油灰刀和锤子凿掉更大的附生生物,比如藤壶。在外壳基本清洁后,研究小组将其刮除,移除任何大型动物,然后用海绵收集剩余的小动物(研究人员指出,虽然海龟可以感受到这个过程,但它不会伤害它们)。在释放每只海龟之前,他们还从海龟的肩膀上取了一小块组织样本,用于稳定同位素分析。

回到实验室,分类学家手工对附生生物进行分类,通常将小动物归为门,将大动物归为科。一些研究人员是线虫方面的专家,他们特别关注这些微小的蠕虫,它们是研究最充分的一组小动物(模式生物)秀丽隐杆线虫是一个例子)。他们能够识别出许多线虫的属甚至种。

“当我看到第一只乌龟时,我说,‘天哪,这只乌龟真脏。’”

——ian Silver-Gorges,佛罗里达州立大学

研究小组使用了两种不同的模型,将每只海龟的稳定同位素特征和表生生物群落结合起来,并将它们分配到一个可能的觅食区。这两个模型产生了相似但不完全相同的结果,表明作为一个群体,海龟在整个海湾和靠近古巴的亚热带大西洋觅食。几乎一半的海龟似乎已经游到了中美洲海岸外的墨西哥湾南部,三分之一的海龟从佛罗里达附近的东部海湾附近的水域返回筑巢海滩,少数海龟从包括圣乔治岛在内的北部海湾返回。只有一只海龟冒险南下到佛罗里达和古巴之间的水域,而且没有一只取样的海龟越过佛罗里达的大西洋海岸,这是一个被称为南大西洋湾的地区。

各区域间小动物群落差异显著,而大型动物群落差异不显著。在海湾北部、南部和东部之间,双壳类软体动物、多毛类和涡虫以及少数较稀有的门占了差异的大部分,特别是27个线虫属的丰度对区域间的区分很有帮助。在这篇论文中,研究小组说,小动物组合在某些地区可能更独特的一个原因是,它们通常不会分散很远。相比之下,研究小组发现的60%以上的大型动物的幼虫阶段都是在开阔水域,这意味着它们可能能够在很远的地方殖民海龟。

利用显微镜和鉴定钥匙,科学家们确定了生活在海龟壳上的微生物的分类,包括线虫、桡足类(左)和几种类型的骨架虾(右)。
珀斯英格尔斯

稳定同位素数据也与表生生物数据相关,也就是说,氮同位素值更不相似的海龟也有更不相似的表生生物组合。某些线虫属丰度的差异尤其与这两个氮比率呈正相关,这表明动物饲料的食物链中有多高,例如,氮-15和氮-14的比例越高,可能表明海龟正在吃螃蟹或鱼,而碳-13和碳-12的特定比例可能提示研究人员海龟正在特定栖息地觅食,如海草。Silver Grages说,线虫的特异性表明,要么线虫是比其他物种更好的指示类群,要么将其分类到较低的分类水平的能力微调了研究小组从蠕虫中得出的结论。

“总的来说,我认为这是一项很棒的研究,”独立海洋生物学家内森·罗宾逊说,他没有参与这项研究,但对海龟身上的硅藻(一种海洋微藻)做过类似的研究。“使用表生生物追踪海龟的概念是我们作为一个社区讨论了很长时间的事情,[这项]研究是将其直接应用于保护的重要一步。”

罗宾逊和塞尼都指出了这项研究的重要局限性,其中一个原因是,尽管研究小组对在圣乔治岛筑巢的海龟进行了抽样调查,但这只占世界红海龟总数的一小部分。“我认为他们已经做了一项非常伟大的研究,证明这是一种有价值的方法……但由于样本量大,我认为你在得出关于一般红海龟的任何重大结论时都会犹豫不决,”塞尼告诉记者欧洲杯微信竞猜活动“但它们为未来的研究奠定了良好的基础,特别是为将来在同一个筑巢海滩的工作奠定了基础。”

此外,因为小动物是一个小生境群体,“世界上不是每个人都想成为或甚至想成为小动物专家,”罗宾逊说。一种解决方案是使用分子工具对小动物的DNA进行测序,而不是手工识别或将它们送到专家那里。目前,小群动物的DNA参考数据库有些差,但随着越来越多的科学家解决这个问题,测序工具变得更便宜,它们可能会变得更有用。

目前,Silver-Gorges和他的同事们正在考虑将分子测序结果与他们的分类学分类进行比较,他们也在更彻底地梳理数据,以便在未来的采样中识别出目标生物。例如,几乎每只分配到墨西哥湾东部和南部的海龟身上都发现了马蹄蟹幼虫,但没有一只分配到墨西哥湾北部的海龟身上。此外,Silver-Gorges和他的同事想要将饮食已知的小动物与海龟联系起来。“在一个种群中,你可能有喜欢挂在表面的被膜动物的个体,或者一些挖掘螃蟹的个体,”Silver-Gorges说欧洲杯微信竞猜活动.虽然表面生物群落的差异可能部分是由这些饮食偏好驱动的,“我们还不能说这就是正在发生的事情。”

关于本文中包含的海龟图像的编者注这些照片是在佛罗里达州鱼类和野生动物保护委员会许可的研究活动期间拍摄的,许可证编号为MTP-239,条件对该动物无害。未经适当培训和授权,请勿尝试重新创建此图像的内容。这张照片是在红光或红外光下拍摄的,经过后期处理后转换成黑白照片。该项目的部分资金全部或部分由海龟资助计划提供。[佛罗里达鱼类和野生动物保护委员会提供的语言]