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海带床和海胆贫瘠之地之间的灾难性转变 。 如果珊瑚礁系统出现在上部路径上的海带状态但接近阈值F 1 ， 海胆密度的轻微增加可能会导致灾难性的“前移”到替代和稳定的海胆贫瘠状态 。 一旦形成了贫瘠之地 ， 就很难恢复到海带状态 ， 因为系统表现出滞后现象 ， 并且只有当海胆密度降低到F 2时的返回阈值以下时 ， 才会发生“反向移动” 。 灰色虚线表示替代稳定状态之间的不稳定区域 。 塔斯马尼亚东部的大型藻类覆盖与密度 。 气泡大小代表特定海胆密度和大型藻类覆盖组合的相对频率 ， 如在横跨东海岸的 13 个地点的575 个 5 m 2地块中测量的 。 括号中的重叠箭头和数字表示生态系统对长刺海胆移除和添加的响应的幅度和方向 。
长刺海胆从贫瘠之地中的去除：新南威尔士州 18 个月后起始海胆密度分别为 10 和 6 m -2；大约 5 个月后 ， 海胆的起始密度为 4 m -2；18 个月后在塔斯马尼亚开始海胆密度为 2 m -2 。 大约 5 个月后 ， 在新南威尔士州的海带床中添加长刺海胆 ， 开始海胆密度为 0 m -2 。 带箭头的虚线表示理论“前移”和“后移”路径 ， 如中所述 。 长期以来 ， 生态学家一直致力于确定决定从海带床向海胆贫瘠之地转变的确切机制 。 尽管无法对系统进行概括 ， 并且尽管缺乏特定系统的关键证据 ， 但一致的主题是 ， 在海胆捕食者大量捕捞的地区出现了贫瘠的栖息地 。 鉴于这种全球视角 ， 我们评估了对塔斯马尼亚东部扩展范围内的长刺海胆的“自上而下”掠夺性影响的证据 。 明确地 ， 我们检查了捕鱼是否降低了海带床的弹性 ， 从而增加了范围扩展的长刺海胆灾难性过度放牧的风险 。
事实上 ， 叠加在长刺海胆气候驱动的范围扩展之上的是在塔斯马尼亚的石礁上进行的大量捕捞 。 海洋保护区内珊瑚礁物种相对于邻近捕捞地点的长期变化表明 ， 捕捞对主要目标物种的丰度和大小结构有重大影响 。 最引人注目的是海洋保护区内的斑龙虾的恢复 ， 这可以从保护捕捞后个体规模和种群数量的迅速增加得到证明 。 重要的是 ， 已知这种龙虾的大型个体捕食塔斯马尼亚东部的本地海胆 。 不过 ， 不知是否斑龙虾或塔斯马尼亚的任何其他珊瑚礁捕食者能够捕食范围扩展的长刺海胆 ， 它比本地海胆物种大得多 ， 刺也长得多 。
为了检查捕食海胆的可能性 ， 我们在 MPA 内使用远程摄像机来监控系绳和未系绳但部分关在笼子里的海胆 。 此外 ， 由于长刺海胆的一般大尺寸和相当大的多刺树冠可能会阻止捕食者 ， 因此还评估了捕食的潜在尺寸特异性 。 为了明确检查捕捞海胆捕食者是否降低了海带床的弹性 ， 我们模拟了长刺海胆对塔斯马尼亚珊瑚礁的入侵通过将大量标记的海胆转移到捕食者丰富的禁捕海洋保护区内的珊瑚礁 ， 以及对捕鱼开放且支持相对较少捕食者的邻近珊瑚礁 。
在禁捕 MPA 内对拴系和部分笼养的海胆进行远程视频监控显示 ， 龙虾是塔斯马尼亚东部能够食用这种海胆的主要捕食者 。 龙虾占在系绳海胆上观察到的捕食事件的 92%和 100% 部分笼养但未系绳的海胆 。 重要的是 ， 龙虾捕食只发生在夜间活动的海胆从避难所出现时 。 我们观察到的唯一其他系留海胆捕食者 ， 濑鱼s ， 昼夜活跃 ， 它只在白天不自然地暴露在系绳上时捕食小海胆 。
校准的龙虾袭击视频片段显示 ， 只有非常大的龙虾才能成功捕食海胆 。 我们还观察到龙虾以一致的方式攻击海胆 ， 龙虾跨在海胆上 ， 并使用其巨大的第一对步行腿将海胆从底层撬开 ， 翻倒海胆 ， 并通过其脆弱的口腔表面吃掉它 。 根据这些观察 ， 我们开发了一个特定尺寸的捕食物理模型 ， 假设龙虾第一对腿的弧线必须足够大 ， 以适应海胆的脊椎冠层 ， 以便龙虾能够抓住并成功翻倒海胆 。 我们发现龙虾可抓握的长刺海胆的最大尺寸随着龙虾甲壳尺寸的增加呈指数增长 。 将物理模型与观察到的捕食事件重叠显示 ， 该模型预测的理论上限与观察到的成功捕食事件的上限非常一致 。
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