北美海域最大规模棘皮动物死亡事件令科学家困
时间:2017-12-07

  科学家们被北美海域最大的棘皮类动物的死亡所困惑 - News - Science Net

  华盛顿州的深海物种,如太阳海星,首先受到这种疾病的影响,他们的手臂开始下垂和分离。图片来源:JAN KOCIAN

  美国西雅图水族馆位于普吉特湾水域之上,几鲑鱼悠闲地从光秃秃的岩石中而过。这里充满了海星。水族馆兽医Lesanna Lahner说,但现在它消失了。这种棘皮动物是北美东部和西部海岸神秘综合征的入侵目击者。

  去年十月,拉纳第一次听说了附近海域的海星从休闲潜水员身上的死亡。海星首先发生白色病灶,然后身体下垂,破裂,器官渗漏。拉纳派出潜水员调查水族馆码头下发生的事情。十一月,水族箱里的三只海星都死了。我们已经看到了海星数量的上升和下降,但从来没有如此大的规模。 Laher说。

  在此之前,拉纳隔离了病海星,并使用超声波设备监测其弱点。她转向医学教科书作者寻求帮助,却一无所获。拉纳尝试抗生素,并没有工作。最后,拉纳不得不安乐死海星。

  现在,一些死海星被仔细地标记并放在拉纳的办公室,她已经向病理学家和遗传学家送去了样本,这次他们急于了解棘皮动物中受到最严重影响的疾病,许多人都争先恐后地学习。西华盛顿大学(WWU)的生态学家说,他正在研究海岸并进行实验。

  与此同时,瘟疫袭击了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可能会灭绝。无脊椎动物多样性的潜在损失是难以管理的。康奈尔大学的生态学家德鲁·哈维尔(Drew Harvell)说,人口恢复和海星重新出现为潮间带地标可能需要几十年时间。

  灾难前兆

  1940年小说家约翰·斯坦贝克和生物学家爱德华·里基茨(Edward Ricketts)在加利福尼亚湾进行了一次着名的考察,直升机上的库宾尼吉到处都是,斯坦贝克曾经为这个快乐的生物惊叹过。

  1978年夏天,海湾海星遭遇疫病,白色病灶蔓延导致海星数量下降。病死海星覆盖着一层细菌,但研究人员不确定细菌是否是罪魁祸首或继发感染。人们认为这种事情在20世纪80年代只发生过一次。加州大学圣克鲁兹分校(UC)海洋生态学家Peter Raimondi说。

  然而,这种疾病在1997年再次出现。圣巴巴拉加州大学生态学家John Engle正在研究海峡群岛的潮间带。在海星大规模死亡之后,他深刻地意识到它对重塑海洋生态系统的影响。

  俄勒冈州立大学的布鲁斯·门格(Bruce Menge)说,尽管海星外形美观,但是它是一种食肉动物,被称为潮间狮子。一只小海星可以用它的液压动力腿来撕开岩石藤壶和软体动物。当撬开贻贝壳时,有些海星会将它们的胃翻转,让它们进入壳中消化食物。与其他物种不同,棘皮动物可以在不到一秒的时间内加强结缔组织。虽然海星的速度是非常慢的,但是Pythopodia helianthoides可以以高达每秒1米的速度捕捉鱼,它的16个或更多的手臂下有数万个针。如果食物稀少,海星很容易抵抗饥饿。

  但是,当这些掠食者完全消失时,生物链将完全颠倒。在九十年代后期,恩格尔回忆起他在海峡群岛中肆意种植向日葵海星的猎物(如海胆)和大量海藻生长的海胆,影响了喜欢寻找食物的鱼并在海藻栖身。恩格尔说,在大多数情况下,南加州海星的数量从未反弹过,所以整个系统真的发生了变化。

  海星下降

  2013年6月,华盛顿州奥林匹克国家公园的生物学家在海星地点发现了一个奇怪的情况。超过1/4的海星表现出受伤或其他疾病的迹象。这个报告在1997年由Engle和其他研究人员合作的MARINe注意到,MARINe同意快速检查西海岸近200个地点。 (MARINe旨在使用标准化的方法来关注沿海生态系统。)

  到8月份,在北部的阿拉斯加海岸发现了带有白色病灶的海星。这很糟糕。加拿大温哥华水族馆副主任Jeffrey Marliave说。到11月份,84个研究地点中已有超过一半的地方出现了症状,而到了圣地亚哥南部,死亡率则达到了100%。雷蒙迪说,感谢MARINe,西海岸爆发是最好的海洋事件。

  疫情有很多奇怪的事情。过去,西海岸的疫情通常与温暖的沿海水域有关,但最近这种情况相对比较凉爽。而这一次,类似的海星疾病似乎已经蔓延到北美海岸。

  研究人员想要了解这种疾病如何影响这么多的物种,以及为什么他们的入侵物种首先遵循特定的顺序,然后是一个向日葵海星,然后是一个粉红色的海星,然后是一个蝙蝠海星。他们也不明白为什么西海岸的爆发是从北方开始,然后到南方,与过去的事件相反。为什么华盛顿州和加利福尼亚州的海星种群强烈地受到影响,而俄勒冈州似乎是完好无损的呢?

  也许海星捕食海星正在传播疾病,也许局部电流导致病原体出现在一些地区;猎物感染可能解释为什么不直接与沿海水域相连的海底海星不能逃脱;病原体可能会进入需要喂养海星的贻贝和蛤蜊。随着全国各地实验室的工作需要,解决中心难题,病原体的认同,似乎是一件遥远的事情。

  实验悲观

  罗德岛大学的海洋病理学家Marta Gomez-Chiarri和她的研究生Caitlin DelSeto在实验室里有海星。 2001年,他们第一次发现了令人不安的事情:在新鲜海水中的海星生病了,使用过滤水的再生水箱中的海星保持健康。这表明水中含有一些传染病。戈麦斯 - 基亚里说。

  后来,康奈尔大学的微生物海洋学家Ian Hewson的实验室不断接收了死亡的海星样品,基因测试和其他测试一起排除了许多潜在的杀伤性真菌,原生动物,较大的寄生虫以及某些类型的细菌。

  不过,这个病毒还是个未知数。直到去年十二月,休森和三名本科生确定了三只海胆。病毒没有核糖体标签,因此Hweson使用其他费时费钱的方法来识别它们。这是我所做过的最大的一个数量级,Hewson说。

  霍森最初通过比较健康和患病的动物样本并寻找复制的微生物,初步确定了许多病毒和细菌候选物。

  最终,Hweson计划寻找从水族馆和地点收集的水中的病原体和沉积物样本。另外,Hweson看博物馆样品希望由于长期或新出现的微生物发现爆发。

  其他检查也在华盛顿州进行。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来容纳50个隔离海星。现在是华盛顿大学博士后研究员的Colleen Burge曾是Harvell的一名学生,研究过海星食品污染的可能性。她把这个针头添加到病海星养殖池中,三星期后只有一颗海星死亡。后来,当繁殖池中的温度升高时,更多的海星感染了。虽然目前这种疾病爆发似乎不太可能受到海水变暖的影响,但变暖应该会削弱海星的抵抗力。

  研究人员在实验室外继续调查潮汐池和沿海水域。最近,哈佛,伯吉和康奈尔大学毕业生摩根·艾森豪(Eisenlord)在离USGS实验室14公里的哈德洛克码头(Hadlock Marina)低潮时参观了码头。哈维尔悲观。北太平洋西部的海星多样性非常突出。现在它面临着海星的濒危状况。

  拉蒙迪说,强大的厄尔尼诺现象可能会在八月份到达西海岸,现在我们可能处于爆发的早期,中期或结束时,他说这是非常令人不安的是我们不知道(张冬)

  中国科学通报(2014-05-08第3版国际)

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  科学报告(英文)