从南非海岸到南阿拉斯加，海胆和海带和平共存——直到它们不再如此。近几十年来，越来越多的海带森林被饥饿的海胆夷为平地。在这些地方，“海胆荒地”取代了曾经郁郁葱葱、多样化的生态系统。
“最糟糕的时候，海胆遍布视野所及之处。它们简直是堆叠在一起争夺空间，”加州大学圣巴巴拉分校生态学和进化海洋生物学博士生 Mae Rennik 说。“这些转变可能发生得非常快。”
那么，最终是什么让局面倾斜了呢？今年夏天，Rennick 和她的同事们在《生态学》杂志上发表了一篇论文，提供了线索：在健康的海带森林中，海胆主要以碎屑为食，也就是从巨大海藻上自然脱落的海带碎片。然而，当碎屑稀缺时，海胆就开始以活海带为食。
一个长期存在的理论
研究生物学家 Dan Reed 已经研究海胆和海带超过 40 年了。在 80 年代，他注意到了一些需要解释的现象：科学家在南加州海岸圣尼古拉斯岛的一个地点在海带森林和海胆荒地之间来回转换——所有这些都没有海胆密度的变化。
这个简单的观察是一个提示。海胆荒地不能仅仅用过度繁殖来解释。还有其他因素在驱动这个过程。
1985 年，里德和他的同事发表了一个假说：如果碎屑足够多，能够满足特定的海胆种群，这些生物就会在海底裂缝和缝隙的安全地带——远离捕食者——消耗海带碎屑。然而，如果碎屑供应不足，海胆就会从安全地带出来，以直立海带为食。
验证理论
37 年后，里德是雷尼克和巴特·迪福尔（加州大学圣巴巴拉分校生态学、进化和海洋生物学博士生）及其同事发表的论文的合著者。通过多种方法的结合，该团队验证了里德几十年前的假设。
这个过程的第一步看似简单。研究人员将海胆收集到水箱中并喂食海带。有些水箱里挤满了这种带刺的草食性无脊椎动物，而另一些则稀疏。研究人员想知道海胆的摄食行为是否会根据其种群密度而改变——结果并没有。无论有多少邻居堆叠在它们身上，海胆都以稳定的速度进食。
接下来，科学家们将他们的新模型应用于历史数据。大量的历史数据。22 年来，由里德领导的学生和研究人员监测了南加州海岸九个地点的巨型海带、红海胆和紫海胆的丰度。“一项实验室实验只能告诉你这么多，”迪福雷说。“但能够将其与这样的长期数据集结合起来，真的很有力。”
研究人员从这些丰富的数据中提取出对里德假说的有力支持。一个考虑了碎屑供应的模型比一个仅仅基于海胆流行度的模型更适合数据。而且，他们首次能够为这一现象指定大致的数字。“当碎屑少于海胆能够食用的量时，海带生物量平均减少了 50 倍，”迪菲奥雷解释道。“这是一个巨大的变化。”
一种可食用的解决方案
海带森林健康的地方，它们是多样化且富有生产力的生态系统。它们为海洋动植物提供生计和栖息地，也造福人类。与陆地森林一样，海带森林能够捕获并储存大气中最丰富的温室气体：二氧化碳。它们还为土著社区、渔业和户外爱好者提供鱼类。
但在海胆剥光了整片海带的地方，这些好处就消失了。一旦海胆荒地形成，它往往会持续存在。“这些海胆可以在不吃太多东西的情况下存活很长时间，”Rennick说。“一旦它变成海胆荒地，海带就真的没有机会恢复了。”
Rennick 将这一过程描述为“一个又一个的反馈循环”。随着海胆吃掉直立海带，碎屑的供应减少，这反过来又导致海胆消耗更多的直立海带。随着森林的消失，龙虾等海胆捕食者的栖息地减少，这使得海胆种群增长得更大。“海胆会一直呆在那里，直到达到疾病或其他控制因素介入的密度阈值，”她说。
随着海胆与海带之间关系的日益明朗，越来越多的研究专注于补救措施。人类如何干预以促进更健康的海带森林？
一家名为Urchinomics的公司，恰如其分地将其使命定为围绕有害海胆（如在南加州海岸盛行的紫海胆）建立一个商业上可行的海鲜产业。在她的下一个项目中，Rennick 将与 Urchinomics 合作制定一项战略计划，以平衡生态系统恢复与盈利能力。“我们如何才能捕捞这些紫海胆以最大限度地恢复海带？”她问道。“如果这个围绕紫海胆的新兴产业变得像围绕红海胆的产业一样大，会发生什么？”
虽然海胆荒地的根本驱动因素正在浮出水面，但如何将它们恢复成海带森林仍不清楚。但像 Rennick 这样的科学家们希望答案就在那里。“我们知道海胆和海带可以可持续地共存，”她说。“理论上，有一种方法可以有效地做到这一点。”
