拔掉尖刺的海胆,才是岩岸的王者──《海洋的极端生物》

圆圆的石头?其实是海胆啦!

二十年来,夏威夷卡卡阿寇公园(Kaka’ako Park)的石墙都是挡住太平洋的屏障。重达上千公斤的巨石如同巨型砖块一般紧密堆在数公里长的海岸边上,完全没用水泥黏合。在岸边游戏追逐的孩童从一块石头跳到另一块、游客沿着岸边散步、外出野餐的家庭在野餐桌上摆好食物。在这一切进行之际,海浪不断涌入,一波接着一波,用亘古以来就存在的力量撞击黑色的岩石。

沿着海边、比允许孩童游戏更低一点的吃水线附近,有十元硬币大小的坚硬紫色圆顶物攀附在岩石上,那是海胆属(Colobocentrotus)下的卵石海胆(shingle urchin)。这种海胆的表面没有一般海胆常见的可怕尖刺,但尖刺仍然存在,只是形状变得像冰棒棍一般圆钝,像裙子一样从底部四周伸出。在海胆身体上方,尖刺则变得很扁,像是小蘑菇的顶盖,一个个嵌在一起,与构成卡卡阿寇石墙的岩石类似;其功能也与之类似,可以防止海水侵犯。

卵石海胆的存活有赖两种演化适应:其一是特别的顶部尖刺提供了光滑的表面,以降低海水的冲刷力;其二是拥有特别强壮的足部,可抓住下方的石头。卵石海胆底部有数以百计的管足,并利用小型的真空吸盘来制造吸力。每根管足只有面条粗细,但众多管足联合起来,就在石头上形成了死命的抓力。所有海胆都有管足,只是卵石海胆的管足更有力。

以直觉而言,上述适应是有道理的,但实际作用又如何呢?做个简单的实验可以回答这个问题:把正常的海胆尖刺装在卵石海胆上,再来测试在拉力增加的情况下,其管足是否足够强壮、仍可把自己固定在石头上。如果可以,就代表管足要比维持最小的海水拉力更重要;如果不行,那么维持平滑圆顶以降低拉力,就是更重要的事。

圆头抓力比较大?变形海胆告诉你

当时在夏威夷大学担任研究生的盖连(Brad Gallien)把一个带有尖刺的普通海胆外壳清理出来,然后像戴头盔一样把它固定在一只卵石海胆的平滑顶端。他把这只拼凑的海胆放回海岸边,接受夏威夷海浪的冲击考验。观察结果显示,加上尖刺的确大幅增加了卵石海胆承受的打击,但它们仍然能够固守阵地。显然它们有力的管足(也用来进食及移动)要比特殊的圆头尖刺更有助安全。

另外还有一项影响因素,就是它们的所在位置。海浪打在海胆的防卫堡垒上,但海水仍然会从防护的尖刺中间渗入下方,让海胆维持在潮湿状态。由于海胆没有鳃或肺,因此它们必须从潮湿的表面组织利用简单扩散作用吸取氧。

一如其他种类的海胆,卵石海胆在短时间内缺水仍可存活,但终究会死亡。奇怪的是:身为海洋物种,海胆若浸在海水的时间过长,同样也会死亡。氧在空气中扩散比在水中快,因此对海胆来说,保持潮湿并停留在吃水线以上,更容易呼吸。卵石海胆的呼吸能力比其他海胆还差,可能原因是它们有更密实的盔甲;如果被困在水下,不出几天它们就会溺毙。

海边生物却怕水?天天生活都纠结

海胆怕水,这点很难想像;事实上,生活在潮间带的每种生物都面临类似的困境。潮间带的高处可能又热又干,低处则是充满掠食者与竞争者的丛林。不论是沙滩还是岩岸,每一种生活在潮间带的生物,都必须在干燥与危险的两极之间取得平衡。结果是,潮间带的生物会沿着吃水线平行分布,就像老式黑胶唱片上的平行纹路一样。退潮时,潮间带上的生物也同其附着的礁石或沙滩一样裸露在外,让人看到沿着海岸分布的生物。

这种条纹状分布,或称区间,几乎可在全球各地的海岸发现。早在一九三○年代,史帝芬森夫妇(T. A. and Ann Stephenson)就描绘了潮间带的生物分布。 这对夫妻档科学家走访了全球各地海岸,都发现类似的水平分布型态。对他俩来说,这中间有一套逻辑系统在运作,根据的是某一层与下一层环境的微小改变。他们断言:“分区是由……梯度造成。” 他们所说的梯度包括生物性及物理性,但可以确定的是:潮间带生物是根据与海水的远近而分布的。

在岸边的任何一点,都是对某些生物来说最理想的环境状况。如果你从最高的区域走到最低的区域,有两种情况不断在改变:变数之一是由太阳与干燥空气所造成的环境危险;这里生活的毕竟是海洋生物,它们停留在吃水线以上的任何时间,对身体系统来说都是负担。

在光谱另一端的海水也是危险的所在,其中充斥着在水中遨游的强壮大型生物。虽然海水中没有太阳与空气造成的环境压力,却多了竞争与掠食这两种生物危机。 简单来说,生活在离吃水线愈高位置的生物,受到的环境压力愈大;生活在离吃水线愈低位置的生物,受到的生物压力则愈大。在潮间带中的每一点,都是由这两种危机形成的特殊组合。生活在海岸边的每一种生物,都拥有让它们生活在岸边特定位置的特殊演化适应,也就是对抗它们所面对的环境压力与生物压力的组合。

评论已关闭