锡拉丘兹大学的研究人员正在调查气候变化导致的过量淡水（如暴雨加剧）对海胆生存的影响。在暴雨中行驶时，保持路面抓地力至关重要。如果您的汽车轮胎花纹不足，您就会发现自己在打滑和滑行，无法安全地控制汽车。生活在近岸浅水栖息地的海胆在暴雨中也会出现类似的情况。这种暴雨会导致海洋盐浓度发生变化，导致盐度降低。

这种微小的盐度变化会对海胆的能力产生深远影响，使它们的管足牢牢地粘附在周围的表面上，就像轮胎需要紧紧抓住路面一样。对于这些小而多刺的海洋动物来说，这不仅仅是一种不便，而是一个生存问题。它们的粘附结构使它们能够在海岸附近被海浪冲刷的岩石中移动，如果没有这种能力，它们的生命就会受到威胁。

锡拉丘兹大学的生物学家共同撰写了一份研究报告，探讨不同盐度的海水如何影响海胆的粘附能力。

海胆的生存对维持海洋生态系统的平衡至关重要。海胆负责捕食珊瑚礁上大约 45% 的藻类。如果没有海胆，珊瑚礁上就会长满大型藻类，从而限制珊瑚的生长。鉴于珊瑚礁对海岸保护和生物多样性保护的重要性，保护海胆数量至关重要。

雪城大学研究生安德鲁-莫拉（Andrew Moura，右）和前维拉诺瓦大学本科生杰克-库奇亚拉（Jack Cucchiara）在星期五港实验室检查 10 组不同海胆的盐度水平。资料来源：锡拉丘兹大学、华盛顿大学

随着全球气候变化导致热浪、干旱、暴雨和洪水等极端天气的出现，大量淡水涌入近岸生态系统，改变了栖息地。由文理学院生物系助理教授奥斯汀-加纳（Austin Garner）领导的生物学家团队研究了低盐度的影响，以及低盐度如何改变海胆在其栖息地内的抓握和移动能力。Garner 是锡拉丘兹大学生物启发研究所（BioInspired Institute）的成员，他从生命科学和物理科学的角度研究动物如何在多变的环境中附着在物体表面。

该团队的研究最近发表在《实验生物学杂志》（Journal of Experimental Biology）上，旨在了解海胆种群将如何受到未来极端气候事件的影响。

加纳说："虽然许多海洋动物可以调节体内的水分和盐分，但海胆在这方面却不那么有效。因此，它们往往被限制在一个狭窄的盐度范围内。暴雨会导致大量淡水沿海岸线流入海洋，使海水中的盐浓度迅速降低。"

该小组的研究是在华盛顿大学的星期五港实验室（FHL）进行的。该研究的第一作者安德鲁-莫拉（Andrew Moura）是锡拉丘兹大学加纳实验室的一名研究生，他与加纳和维拉诺瓦大学的研究人员一起前往FHL，用活的绿海胆进行实验。他们与前 FHL 博士后学者 Carla Narvaez（现任罗德岛学院生物学助理教授）以及维拉诺瓦大学教授 Alyssa Stark 和 Michael Russell 一起工作。

锡拉丘兹大学生物学教授 Austin Garner 手持海胆。资料来源：锡拉丘兹大学

在 FHL，研究人员根据每个水箱中不同的盐度（从正常盐度到极低盐度）将海胆分成 10 组。在每组中，他们测试的指标包括扶正反应（海胆翻转的能力）、运动（从一点到另一点的速度）和附着力（管足脱离表面的力量）。在锡拉丘兹大学加纳的实验室里，他和莫拉完成了数据分析，对各项指标进行了比较。

研究小组发现，海胆的右旋反应、运动和粘附能力都会受到低盐度条件的负面影响。但有趣的是，海胆的粘附能力直到盐度很低时才受到严重影响，这表明海胆可能能够在具有挑战性的近岸环境条件下保持粘附，即使需要管足更大程度协调的活动（扶正和移动）可能无法进行。

莫拉解释说："当我们看到海胆在极低盐度条件下的活动能力下降时，我们可能会发现海胆的生存环境开始发生变化，因为它们无法继续附着在某些盐度较低的区域，这可能会改变海胆吃草的程度，并对生态系统产生深远影响。"

他们的工作提供了关键数据，提高了研究人员预测海胆等重要动物在不断变化的世界中将如何生存的能力。加纳和他的团队正在探索的粘附原理也可能在人类设计的粘附材料中派上用场--这项工作与锡拉丘兹大学生物启发研究所通过创新研究应对全球挑战的使命不谋而合。

"如果我们能够了解海胆分泌永久性粘合剂并将其用于临时附着的基本原理和分子机制，我们就可以利用这种力量来应对设计挑战或我们今天的粘合剂，"加纳说。"试想一下，如果一种粘合剂本来是永久性的，但你添加了另一种成分，它就会分解这种粘合剂，然后你就可以把它重新粘到其他地方。这是一个完美的例子，说明如何利用生物学来改进我们身边的日常产品。"