作者哈里森·塔索夫，加州大学圣巴巴拉分校 海带森林崎岖的海底为无脊椎动物和藻类群落提供了充足的空间，这些群落的优势度时高时低
功劳:鲍勃·米勒 冬季风暴过后，沿着海滩漫步，你会看到海岸上散落着大约30到40英尺长的巨型海藻——这是风暴对沿海海藻森林影响的证据
对于不经常去海滩的人来说，风暴平息后海底森林会发生什么就不那么明显了
这正是加州大学圣巴巴拉分校研究生雷恩·德特默领导的一项新研究的主题
她开发了一个数学模型，描述了严重风暴对海带森林生态系统的影响，特别是海底或海底群落
这项发表在《生态学》杂志上的研究揭示了一个生态系统，其可变性是其多样性的关键
巨型海藻森林是水下世界的奇迹
它们与陆地森林有许多相似之处:繁茂的林中落叶层、多样的动物和向阳光伸展的翠绿树冠
然而，它们也具有完全不同于任何林地的特征
巨型海藻是地球上生长最快的生物之一——在理想条件下每天可以长到两英尺——其生命周期比任何一棵树都要短
此外，与树木不同，巨型海藻的存在会迅速改变:风暴会在二月将整个海藻森林连根拔起，而海藻会在九月长回来
这些因素造就了一个不断变化的森林
“如果你有一个真正动态的基础物种，比如巨型海藻，这可能会导致环境条件的波动，”戴默说，他是霍利·默勒实验室的一年级博士生，霍利·默勒是生态、进化和海洋生物学系的助理教授
她在加州大学圣巴巴拉分校大四时进行了这项研究
德特默在加州大学圣巴巴拉分校大四的时候进行了这项研究，她试图确定风暴是如何影响海带森林底部的，这里有各种各样的无脊椎动物和林下大型藻类
为此，她和她的合著者开发了一个生态系统复杂关系的数学模型
它解释了诸如藻类和无脊椎动物的生长率和死亡率、巨型海藻的生命阶段以及到达海底的光量等因素
“这个模型很难描述，”合著者默勒说，“因为这是一个由100年不同的数学生态模型构建而成的嵌合体，雷恩以这种创造性的方式将它编织在一起，当你必须将事物表现得像海带森林一样复杂多变时，你就需要它。”
" 该模型结合了两种非常不同的物种组合——林下藻类和固着无脊椎动物——以及海带本身复杂的生命周期
为了证实这一点，德特默依靠了圣巴巴拉海岸长期生态研究项目(LTER国家科学基金会)的数据，该项目是由UCSB海洋科学研究所管理的一个国家科学基金会研究项目
默勒说:“没有20年的数据，你无法建立这样的模型。”
“无论如何，你都找不到海带森林的20年数据，除了这里，在LTER的SBC
" 海底群落组成背后的驱动力是固着无脊椎动物(如海绵和海葵)和林下藻类之间争夺空间的竞争
有了足够的阳光，藻类可以比无脊椎动物传播和生长得更快，但是在巨大海带的阴影下，无脊椎动物胜出
模拟风暴对生态系统的影响表明，通过移除巨大的海带，风暴可以为藻类提供超过无脊椎动物的竞争优势
更重要的是，如果风暴也冲刷海底，会为两派暴露更多的表面
现在海底沐浴在阳光中，海藻可以比竞争对手更快地利用房地产
令人着迷的是，生态系统不仅仅是一片草地，因为藻类在阳光下的时间只是暂时的
该模型显示，随着生机勃勃的巨型海带再次开始浮出水面，它将竞争优势转移回无脊椎动物
通过这种方式，具有不同资源需求的生物竞争群体可以在这些系统中共存，每个派别在不同的时间占据主导地位
默勒将这种情况比作三项全能比赛中的参赛者
如果一个运动员跑得很好，但却游得很差，而另一个运动员跑得很好，但却跑得很差，那么两个运动员都能保持自己的整体水平
研究结果强调了像巨型海藻这样的动态基础物种在塑造一个同样动态的生态系统中的作用
相比之下，基础物种更稳定的生态系统，比如红杉，不会表现出这种行为
默勒说:“去穆尔森林的游客希望无论何时都能看到红杉林。”
“但是去海带森林的游客可以在一次潜水中发现稀疏的海带和一层海底大型海藻，几个月后再回来看浓密的海带树冠
" 德特默解释说，这些发现也支持中间干扰假说，该假说认为，就干扰频率和强度而言，存在一个允许多个不同派别在一个生态系统中共存的最佳点
默勒说:“中度干扰假说就像生态学家对金发姑娘故事的解释一样，风暴干扰的频率恰好能产生这些高度多样性的群落。”
“换句话说，不同的生物群体在不同的干扰条件下茁壮成长:频繁的风暴有利于喜光的大型海藻，而无脊椎动物在更稳定的条件下表现更好，因为巨型海藻的阴影抑制了海藻
研究人员此前已经在LTER海底管理局调查了风暴对海底生物群落的影响
但是德特默的模型为从过去的实验和数据中收集的见解增加了预测能力
默勒说:“数学模型的价值在于，它们不仅允许你插值，还允许你预测和外推。”
“一旦你有了一个数学模型，它能像雷恩的模型一样完美，那么你就可以用它来开始做那些预测了
" 随着气候变化的影响变得越来越严重，这种预测能力将被证明对评估海带森林健康和制定管理战略至关重要
科学家预测风暴的频率和强度将会增加，这可能会阻碍巨型海藻从这些事件中恢复的能力
我们可能更经常地看到大型藻类占优势的状态，伴随着固着无脊椎动物数量的减少
这很重要，因为这些动物是食肉动物的重要食物来源，从鲨鱼和鱼到水獭和海星
这些被捕食物种的减少可能导致捕食者物种数量和多样性的减少
默勒说:“量化这些系统敏感度的能力有助于我们。”
“它可以让我们知道他们的突破点在哪里
"
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