Морские выдры уже давно признаны классическим примером ключевого вида, доминирующего хищника, который поддерживает баланс лесных экосистем ламинарии, контролируя популяции морских ежей, которые являются прожорливыми травоядными водорослями.

Однако с 2014 года калифорнийские водорослевые леса резко сократились, и обширные участки побережья, где когда-то процветали водоросли, теперь превратились в "пустоши ежей", морское дно покрыто пурпурными морскими ежами и немногим другим. Это произошло даже в заливе Монтерей, где обитает большая популяция морских выдр.

В 2017 году аспирант Калифорнийского университета в Санта-Крусе Джошуа Смит решил понять, почему. "Здесь, в заливе Монтерей, у нас теперь есть пятнистая мозаика, с пустырями ежей, лишенными водорослей, непосредственно примыкающими к участкам леса водорослей, которые кажутся довольно здоровыми", - сказал Смит. "Мы хотели знать, как произошла эта вспышка морских ежей, где так много выдр, как выдры отреагировали, и что это означает для судьбы лесов водорослей здесь, на Центральном побережье?"

Работая с группой исследователей морских выдр в Калифорнийском университете, Геологической службе США и Океанариуме Монтерей-Бей, Смит в течение трех лет проводил интенсивные подводные исследования вдоль полуострова Монтерей. Исследование основывалось на многолетнем мониторинге популяций морских выдр и лесных экосистем ламинарии вдоль калифорнийского побережья.

Выводы Смита, опубликованные 8 марта в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, рассказывают увлекательную историю о том, как поведенческие реакции хищников и жертв на изменение условий могут определять судьбу целой экосистемы.

Это началось в 2013 году со вспышки загадочной болезни под названием синдром истощения морских звезд, которая уничтожила морские звезды по всему Западному побережью. Среди наиболее пострадавших видов была морская звезда подсолнечника (Pycnopodia helianthoides), крупный хищник морских ежей. Но, по словам Смита, это было лишь одним из факторов, приведших к массовой вспышке морских ежей.

- Мы полагаем, что вспышку ежа спровоцировали несколько факторов, - сказал он. "За потерей крупного хищника-ежа вскоре последовало снижение продуктивности водорослей из-за климатических стрессоров."

В водорослевых лесах морские ежи в основном занимают расщелины в скалистых рифах на морском дне, где они защищены от хищников. Куски водорослей дрейфуют вниз на риф, как падающие листья в лесу, доставляя пищу прямо к ежам в их убежищах.

Водоросли процветают там, где холодная, богатая питательными веществами вода поднимается вдоль побережья из океанских глубин, и гигантские водоросли (доминирующий вид на Центральном побережье) могут расти более чем на фут в день в хороших условиях. Однако в 2014 году на Северо-восток Тихого океана обрушилась беспрецедентная морская жара. Известный как "капля", он распространился по Западному побережью от Аляски до Центральной Калифорнии. Примерно в то же время крупное событие Эль-Ниньо принесло теплую воду на побережье с юга.

Со всей этой теплой водой, омывающей побережье, темпы роста водорослей резко упали. Это означало, что в расщелинах рифов будет меньше детрита водорослей, и морские ежи начнут появляться в поисках пищи. Без морских звезд вокруг, чтобы напасть на них, ежи косили живые листья водорослей, превращая леса водорослей в пустоши ежей.

"Это произошло так быстро, что мы потеряли более 80 процентов исторического лесного покрова водорослей в Северной Калифорнии", - сказал Смит. "У нас также была вспышка ежа на Центральном побережье, но не в такой степени, как в районах к северу от Сан-Франциско."

Смит и его коллеги обнаружили, что морские выдры на Центральном побережье отреагировали на вспышку ежей резким увеличением их потребления, съев примерно в три раза больше морских ежей, чем до 2014 года. Благодаря обилию добычи (включая увеличение численности мидий и ежей) популяция морских выдр значительно увеличилась после 2014 года-примерно с 270 до 432 морских выдр в районе Монтерея на южной оконечности залива Монтерей.

И все же бесплодные пустоши оставались. Пристальный взгляд на кормовое поведение морской выдры объяснил почему. Команда Смита обнаружила, что выдры питались ежами на оставшихся участках зарослей водорослей, но не в пустошах ежей.

"С берега легко увидеть, как они ныряют и выныривают с морскими ежами", - сказал он.

Команда ныряльщиков обследовала эти места, а также районы, не являющиеся мишенью выдр, и собрала ежей для изучения в лаборатории. Исследователи обнаружили, что ежи из зарослей водорослей имеют гораздо более высокую питательную ценность, чем те, что обитают в пустошах ежей, с большими, богатыми энергией гонадами. В пустошах, однако, ежи голодают и не стоят усилий голодной выдры.

- Некоторые называют их зомби-ежами,- сказал Смит. - Ты их открываешь, а они пустые. Так что выдры игнорируют пустоши ежей и охотятся за питательно выгодными ежами в зарослях водорослей."

Делая это, морские выдры помогают поддерживать те участки здоровых водорослевых лесов, которые в настоящее время имеют решающее значение для сохранения гигантских водорослей вдоль побережья. Споры, полученные из этих оставшихся участков, могли в конечном итоге заселить бесплодные участки и восстановить слои водорослей.

Однако морские выдры сами по себе не разрушат прерии ежей. Нужен еще какой-то фактор, чтобы очистить пустоши от ежей и дать возможность новым водорослям расти там. Смит сказал, что еще один хищник может помочь сбить популяцию ежей, или болезнь, или даже сильный шторм, приносящий большие, прочесывающие дно волны. Некоторые группы даже изучают вмешательство человека, посылая команды добровольцев-водолазов для удаления морских ежей в попытке восстановить леса водорослей.

Марк Карр, профессор и заведующий кафедрой экологии и эволюционной биологии Калифорнийского университета в Санта-Крусе, сказал, что различия между водорослевыми лесами на южном, центральном и северном побережьях Калифорнии поразительны. Карр, который является советником Смита, но не соавтором статьи PNAS, изучал леса водорослей по всему Западному побережью в течение многих лет. Он сказал, что пласты водорослей в Южной Калифорнии не уменьшились до такой степени, как на центральном и северном побережьях.

"Разница в Южной Калифорнии заключается в том, что, хотя они потеряли морские звезды, у них есть другие хищники, такие как колючий омар и калифорнийская овчарка, которые способны контролировать популяции ежей и позволяют лесам ламинарии сохраняться", - сказал Карр.

В Северной Калифорнии водорослевые пласты, напротив, оказались гораздо хуже. Отсутствие морских выдр к северу от Сан-Франциско может быть фактором, но трудно сказать, потому что доминирующий вид образующих полог водорослей отличается: бычья водоросль (Nereocystis leutkeana) доминирует на севере, а гигантская водоросль (Macrocystis pyrifera) доминирует на центральном и южном побережьях.

- Вполне возможно, что присутствие здоровой популяции морских выдр на севере могло бы сделать эти леса из водорослей более устойчивыми, но трудно предположить, - сказал Карр. "Роль хищника может быть очень разной в зависимости от того, где вы находитесь."

Новаторские исследования морских выдр и водорослевых лесов, проведенные на Алеутских островах Джеймсом Эстесом, ныне почетным профессором экологии и эволюционной биологии в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, показали, что по мере того, как популяция морских выдр на Алеутских островах восстанавливалась после почти полного вымирания, выдры превращали пустоши ежей в водорослевые леса, поскольку они реколонизировали острова. Но эти взаимодействия разыгрываются по-другому на Центральном побережье и могут иметь еще один результат в Северной Калифорнии.

"Это исследование не только тонко настраивает наше понимание роли морских выдр в водорослевых лесах, но и подчеркивает важность поведения животных", - сказал Смит. "Большая часть этого обусловлена поведением—ежи переключают свое поведение на активный поиск пищи, а выдры предпочитают охотиться на здоровых ежей в лесу водорослей—и эти поведенческие взаимодействия имеют последствия для общей судьбы экосистемы."

ИСТОЧНИК