摘要：新的研究表明，草皮藻类正在迅速发动“化学战”，以抑制缅因州变暖沿岸的海带森林的恢复。...
随着海洋在温带地区的温暖，海带森林崩溃了，草皮藻类物种正在接管。从高海带的茂密檐篷到草皮藻类的低洼垫子的这种转变正在驱动生物多样性损失，并通过珊瑚礁生态系统改变了能量和养分的流动。
它也从根本上改变了沿海生态系统的化学生态。
新研究科学，由Bigelow海洋科学实验室的研究人员领导，首次表明草皮藻类如何释放可以杀死年轻海带的化学物质。这会产生一个反馈回路，其中更多的草皮藻类意味着更有害的化学物质，这进一步抑制了恢复并加强海带森林塌陷。这种化学介导的相互作用，科学家称之为化学病 - 或作者更直言不讳的化学战 - 揭示了一种间接的方式，即气候变化正在重塑海洋生态系统，使缅因州迅速变暖的海岸沿岸的海带森林复苏变得复杂。
该研究还包括来自缅因州大学，加州大学河滨大学，图宾根大学，佩里海洋科学研究所和哈佛大学的研究人员，共同结合了广泛的现场调查，高级化学分析和新颖的实验实验。
“这就是为什么这项研究如此强大的原因，”该研究的高级作者Bigelow实验室高级研究科学家Doug Rasher说：“它从描述自然界的模式（缺乏恢复Kelp Forests的模式）到透露Kelp Forests和Turf Reefs的化学景观，从根本上讲是不同的，从根本上讲，它们会渗出kelf sexparts，从而使kelp森林的化学景观逐渐相差。
海带森林塌陷和草皮藻类替代的影响已在世界各地的温带生态系统中得到充分证明。
该研究的主要作者Shane Farrell说：“从海带到草皮的这种转变类似于陆地过渡到草原。” “随着海带森林的丧失，我们看到它们为人类提供的生物多样性，生产力和生态系统服务的下降。”
先前的工作表明，一旦建立了草皮藻类，它们就可以通过在礁石上占据空间或藏有吃婴儿海带的小放牧者来抑制海带恢复。
在热带生态系统（例如雨林和珊瑚礁）中，科学家以前表明，化学环境的变化在将生态系统锁定到退化状态并防止基础物种的恢复中发挥作用。但是，没有研究考虑过这种化学变化是否可以在温带海带森林中发挥作用。
为了回答这个问题，研究人员完成了整个缅因州海湾进行了三年的现场调查，记录了一种新的海带模式，努力在缅因州海岸的南部河流河边生存，森林崩溃了。在这些调查过程中，团队收集了水和海藻样品进行化学分析。
他们没有专注于已知的物质，而是与丹尼尔·皮特拉斯（Daniel Petras）在加利福尼亚大学河滨分校的研究小组合作，采用了非靶向的代谢组学分析，以了解样品中的多样化化学反应。这种方法涉及分析系统中的所有小分子，这使研究人员能够在海带和草皮藻类占主导地位的地点广泛地识别出在水，海藻和珊瑚礁本身中的独特化学特征。
为了表征存在的水生化学物质套件，这些方法依赖于分离分子并将它们分解成片段，然后将其与参考文库匹配，就像从指纹中识别一个人一样。
但是，正如法雷尔（Farrell）指出的那样，先前描述了研究人员在这种环境中发现的化学特征中只有不到2％。为了填补这些空白，团队转向了新型的计算工具，这些计算工具使用化学碎片化模式来预测复合身份，分子公式甚至化学结构。这些预测使研究人员能够将未知化合物分类为广泛的化学家族，强调了海带森林的化学环境与以草皮为主的礁石的不同。
Petras说：“很棒的是，我们不靶向的代谢组学工具如何为转移环境（例如侵入性藻类）引起的迷人化学复杂性提供新的启示。” “当我们将化学数据与功能信息（例如海带生存）相结合时，这将变得特别强大。”
在一系列实验室实验中，研究人员随后测试了以草皮主导的珊瑚礁周围所有水生化学物质的影响，以及五种最丰富的草皮藻类释放的特定化学物质对配子植物（kelp的早期生活阶段）的作用。实验表明，在暴露于草皮藻类释放的化学物质时，配子体生存率急剧下降（在某些情况下高达500％），证实了新的化学环境直接造成海带死亡率。
拉沙尔说：“我们的研究是第一个揭示化学战可以支持冷水海带森林的反弹潜力。令人惊讶的是，我们在草皮礁上鉴定出的一些相同类型的分子也参与了热带珊瑚礁的恢复动力学。” “这表明我们有很多关于在温带礁，涉及的生物和分子以及该过程如何变化全球的化学战。”
拉沙尔研究小组的先前实，海洋变暖是缅因州海湾森林下降的主要驱动力。但是，这些新发现表明，草皮藻类如何将生态系统锁定到一个退化的状态下，将使促进海带森林恢复更具挑战性。
法雷尔说：“一旦建立了草皮藻类，仅遏制全球碳排放并逆转海洋变暖就不会将缅因州的海带森林带回。” “由于这些反馈机制，我们需要局部干预措施才能在海带实际恢复之前清除草皮藻类。”
这项研究得到了NSF建立的计划，以刺激竞争性研究（Grant＃OIA-1849227），Louise H.＆David S. Ingalls Foundation，PADI基金会，埃塞克斯大街基金会和德国研究基金会。
