预测有多少种海洋生物 海洋生物为海洋植物和藻类授粉

曾经被认为是一种只有陆地的现象，授粉可能在陆地植物出现数百万年之前就已经存在于海洋中。

大约十年前，研究海洋蠕虫的墨西哥国立自治大学的海洋生物学家Vivianne Solis-Weiss与一位研究海草和海洋中生长的开花植物的同事交谈。

“'每次我们收集这些花，我们都会看到这些小动物遍布它们，'” 她回忆起她的同事告诉她的。两人都想知道为什么这些小虫子和小虾一样的甲壳类动物会聚集在那里。它们会给植物授粉吗 -- 相当于海洋中的蜜蜂和蝴蝶？

Solis-Weiss和她的同事假设这些生物确实可能在海洋授粉中发挥作用，并在一项研究中概述了他们的想法，该研究发表在2012年的小型期刊《内部研究科学》出版商上。

“发表第一篇论文很难，因为没有人会相信我们，” 她回忆道。

授粉者在地球上的作用已经确立。成千上万的开花物种依靠动物和昆虫繁殖。植物提供花蜜或吃点东西的承诺，授粉者促进植物的有性生殖。但是直到最近，它才被认为是海洋中不存在的仅陆地现象。

“有一个教条，在海洋环境中，所有的施肥都是通过水的运动来完成的，” 法国索邦大学罗斯科夫海洋站的海洋生物学家艾玛·拉沃特说，他研究百叶草，一种海藻，通常被称为红藻，生长在沿海岩石池中。事实上，在许多海洋生物中，雄性和雌性将它们的卵子和精子释放到水中，让水流混合并使它们受精。

然而，在过去的几年里，新的证据已经出现，表明海洋有自己的授粉者。这些生物可以被比作 “海洋中的蜜蜂”，它们可能比我们想象的更常见。随着科学家们更多地了解他们的共生关系，它改变了他们对所有相关藻类、植物、昆虫和甲壳类动物进化的看法。它也强调了这些互利关系的复杂性。

草和海藻之谜

为了证明他们的假设，Solis-Weiss的团队在海岸和水族馆建立了海草的研究领域，用照片和视频捕捉授粉过程。每到日落，当双孢蘑菇的雄花开放时，蠕虫和其他无脊椎动物就会蜂拥而至，用花粉覆盖自己。

“我们做的实验表明，他们会去寻找男性的花，得到粘在他们身体上的花粉，然后去女人花，把花粉留在那里，” 索利斯-韦斯说。2016年，该团队在《自然》杂志上发表了这些发现，以及覆盖在花粉中的海洋蠕虫的图片，这是有史以来第一项证明在海洋中授粉的研究。

接下来，Lavaut在撰写关于G.Gracilis生殖奥秘的博士论文时也观察到了类似的现象。雌性藻类没有像许多其他海洋居民那样将卵喷入海浪，而是将它们保存在被称为thalli的漏斗状细丝中。雄性释放精子，但是微小的细胞没有尾巴游向雌性植物并进入细丝。

这种看似不利的条件并不影响海藻的繁殖成功: 红藻所属的分类群大约在10亿年前进化而来。法国国家研究机构CNRS的人口遗传学家Lavaut和她的顾问米里亚姆·瓦莱罗想了解这些生物是如何繁殖的。

经过多年对欧洲潮水池中藻类的研究，瓦莱罗注意到大多数施肥发生在水位低的时候。那时，一群被称为Idotea balthica的小等足类动物 -- 看起来像虾和药丸虫的混合体的甲壳类动物 -- 在藻类中游动。瓦莱罗和她的团队想知道他们是否在运送他们身上的精子。

为了测试这个想法，该团队使用了以前从未受精过的处女G. gracilis，它没有任何被称为cystockarps的果实结构。科学家将雄性和雌性植物放置在多个水族馆中，并向一些水族馆添加了20只甲壳类动物，但没有添加其他水族馆。当cystockarps发育时，带有这些生物的水族馆的数量增加了20倍。

“我对受精更多的事实感到惊讶，” Lavaut说。该小组还收集了与雄性藻类一起在水箱中游动一段时间的甲壳类动物，然后将它们释放到带有原始雌性植物的水箱中，这也增加了囊虫的数量。在显微镜下，等足类动物被微小的精子斑点覆盖，就像Solis-Weiss研究中的海洋蠕虫一样。Lavaut的小组于7月28日在《科学》杂志上报道了其发现。

在这种情况下，两种生物都在互相帮助。藻类为等足动物提供庇护，也为生长覆盖G. gracilis的藻类生物膜形式提供食物。这种清理有助于这些红藻的光合作用。

“如果 [生物膜] 生长过多，红藻就会开始死亡，” Lavaut说 -- 等足动物帮助保持其清洁。

古代根源

但是，尽管两个团队描述了一个看似相似的现象，进化生物学家和授粉生态学家指出，这两项研究存在重大差异。

海藻和海草听起来可能相似，但它们是两个非常不同的生物，具有不同的进化轨迹。中国科学院昆明植物研究所研究授粉的生态学家杰夫·奥勒顿说，海草只存在了大约1.3亿年，他没有参与这两项研究。

海草从返回海洋的陆地植物进化而来，但保留了一些陆地特征，如开花。显然，依靠动物授粉。

“看到它们是如何在水中发现不同种类的动物来代替蜜蜂和蝴蝶的，这太有趣了，” 索利斯·韦斯说 -- 她的意思是象征性的，而不是字面意义上的。

相比之下，海藻只与植物远近相关，既不是植物也不是动物，而是它们自己的东西 -- 一种藻类，奥勒顿解释道。它们是古老的生物，在植物离开海洋并开始在陆地上生长之前进化了亿万年。昆明研究所的植物学家和授粉生态学家Zong-Xin Ren说，这意味着授粉可能早于植物。

“这个发现完全改变了我们关于什么是授粉的想法，” 他说。“我们甚至可以重新定义什么是授粉。”

拯救等足动物

这一发现促使Ren和Ollerton撰写了一篇观点论文 -- 授粉存在于植物之前吗？-- 其中他们反思了动物和光合生物之间这种互利关系的重要性，这种关系可以追溯到进化史上比想象的更远的地方。

物种之间的这种关系使生态系统发挥作用，“了解这种相互作用何时开始将大大增加我们对原始生物多样性的理解，” 任说。

“我们对我们的世界知之甚少，对陆地上发生的事情知之甚少，对水中发生的事情知之甚少，” 他补充道。“报纸给了我们冰山一角。”

新的研究表明，动物、水生植物和藻类之间重要的和以前未知的关系可能使它们更加脆弱。例如，在红藻的情况下，大多数授粉发生在浅潮汐池，在那里动物和它们授粉的动物之间微妙的舞蹈可能会被污染、气候变化、和发展。

在陆地上，蜜蜂受到杀虫剂和其他毒素的威胁，其中大部分会冲进海里。海洋的蜜蜂有一天会发现自己处于类似的危险中吗？在他的博客上，奥勒顿警告这种可能性。

“就像 '拯救蜜蜂' 一直是保护陆地上物种之间相互作用的号召一样，” 他写道，“我们可能很快就会听到 '拯救等足动物' 中回响的信息。'”

展望未来，研究人员很高兴看到自然界中是否可以找到更多授粉的例子-他们怀疑会有。

“毫无疑问，还有更多的揭露等待着细心的观察者，” 奥勒顿和任写道。