一项对具有商业价值的红海胆的新研究调查了不同种群对环境变化的反应。结果表明，北加州和南加州的红海胆种群适应了当地条件，但对未来由于全球气候变化和海洋酸化而可能发生的环境变化的脆弱性有所不同。

1月20日发表在《科学进展》上的新发现表明，南加州的红海胆种群可能比北加州的红海胆种群更容易受到气候变化的影响。尽管南加州的海胆已经适应了温暖的条件，但研究人员怀疑，环境的进一步变暖可能超出了它们的承受能力。

“来自南加州种群的红海胆对环境变化比来自北加州的红海胆更敏感，我们认为这可能是因为它们已经接近某种热极限，”资深作者Kristy Kroeker说，他是加州大学圣克鲁斯分校生态学和进化生物学教授。

第一作者Emily Donham作为UCSC研究生领导了这项研究，现在是加州大学圣巴巴拉分校的博士后学者。“红海胆是我们沿海的重要渔业物种，因此了解它们可能如何受到气候变化的影响非常重要，”她说。

该研究着眼于海胆沿海栖息地中三个关键环境变量的影响：水温，溶解氧和pH值(海洋酸化的衡量标准)。大气中二氧化碳增加导致的气候变化正在使海洋变暖并降低水中的氧气含量，而海水对二氧化碳的吸收增加导致海洋酸化。

根据Kroeker的说法，大多数关于物种对气候变化适应性的研究都集中在环境变化的一个方面，例如变暖或海洋酸化。“但我们关注的所有这些物种都嵌入在具有多个变量的环境中，这些变量将受到气候变化的影响，”她说。

利用沿海岸部署的传感器网络，研究人员首先描述了北加州和南加州海带森林的当前状况。由于北部强烈的季节性上升流，北加州和南加州的沿海水域之间存在很大差异，这给地表带来了溶解氧水平降低和pH值降低(更接近规模酸性末端)的冷深水。南加州的沿海上升流要弱得多。

因此，北加州海胆种群已经暴露在比南加州水域更酸、含氧量更低、更冷的条件下。然而，与目前的情况相比，未来这两个地区都将经历更温暖、更酸性和更少含氧的水域。

为了研究红海胆对这些变化条件的敏感性，研究人员在UCSC的Long Marine Laboratory的室外水箱中培养了来自这两个地区的幼年海胆，在那里他们可以控制每个水箱中的条件。

这些实验将两个种群的海胆暴露在两个区域的平均温度、溶解氧和pH值条件下。结果清楚地表明，红海胆种群适应了他们的家庭环境，并且在不同条件下饲养时死亡率增加。南加州海胆在北加州条件下表现不佳，反之亦然。

研究人员还根据2100年的区域气候预测，将红海胆暴露在家乡预期的未来条件下。这些未来条件通常不会与目前沿海岸测量的条件范围重叠。

尽管在预测的未来条件下，这两个地区的人口死亡率增加，但北加州海胆的死亡率较低，身体状况也比南加州海胆更好。

“尽管北加州人口未来处于更酸性，低氧的条件下，但南加州人口受到的影响更大，”Kroeker说。

她说，这是一个惊喜，因为北加州人口适应了季节性变化，其中温度，溶解氧和pH值都同时下降，而随着气候变化，这种紧密耦合的变化或“协方差结构”将被打破。溶解氧和pH值将进一步降低，但温度将升高。

“它正在打破他们所适应的环境协方差结构，所以我们的预测是这将使他们更容易受到伤害。但这不是我们发现的，“克罗克说。

研究结果表明，水温是红海胆的关键环境变量。随着气温的升高，南加州的沿海水域可能不必变暖就能达到不适合红海胆的温度。

“我们不应该假设一个物种对气候变化的脆弱性在其整个范围内是相同的，”Kroeker说。“每个种群都适应当地条件，并非所有种群都会对全球气候变化做出类似的反应。

除了Donham和Kroeker之外，合著者还包括加州大学圣克鲁斯分校的Iris Flores，Alexis Hooper和Evan O'Brien;珊瑚礁检查基金会的凯特·维莱特和扬·弗赖瓦尔德;和蒙特利湾水族馆研究所的竹下雄一郎。