探寻长棘海星幼体 “年龄密码”：形态特征与生长模型解析

为探究长棘海星（Acanthaster sp.）幼体生长及年龄判定难题，研究人员量化多形态特征，发现组合特征可指示年龄，Gompertz 模型拟合最佳，助力理解其生物学特性。

　　长棘海星（Acanthaster sp.），这个生活在海洋里的小家伙，看似毫不起眼，却在海洋生态系统中掀起了不小的波澜。它是珊瑚的天敌，一旦种群爆发，就会让印度洋 - 太平洋海域的珊瑚礁遭受重创，大量珊瑚因它而丧生。

目前，关于长棘海星种群爆发的原因，人们主要把目光聚焦在其幼虫和成年阶段，对早期以藻类为食的幼体阶段却知之甚少。这就好比在一场解谜游戏中，幼体阶段成了一个神秘的黑匣子，里面藏着许多亟待解开的谜团。而且，由于长棘海星幼体生长速度会根据环境变化而改变，从幼体的大小根本无法判断其年龄，这给研究人员建模分析它们的生长过程带来了极大的挑战。

为了揭开这些谜团，来自悉尼大学和奥塔哥大学的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在了《Coral Reefs》上，为我们理解长棘海星幼体的生物学和生态学特性带来了新的曙光。

研究人员采用了多种技术方法来开展研究。首先是幼体培育技术，他们从大堡礁北部收集长棘海星的成年个体，在实验室中培育出大量幼体。接着利用光显微镜技术，对不同生长阶段的幼体进行拍照，记录下它们的形态特征。最后，运用统计分析技术，包括建立广义相加混合模型（GAMMs）和线性混合效应模型（LMMs）等，来分析形态特征随时间的变化规律以及这些特征与幼体年龄的关系。

下面来看看具体的研究结果：

1. 幼体特征随年龄的变化：研究发现，长棘海星幼体的多个形态特征会随着年龄的增长而发生显著变化。例如，总直径（从手臂尖端到手臂尖端的距离）与年龄呈现出略微的 S 形关系，随着年龄增长，直径不断增加，到 300 天时，平均直径从最初的 0.63mm 增长到了 8.82mm。手臂数量在幼体阶段也逐渐增加，平均每 21.6 天增加一条手臂，直到大约 7 个月后趋于稳定，最多可达 15 条。此外，手臂长度、中央盘直径、口直径等特征也都呈现出与年龄相关的变化趋势。同时，棘的类型和数量也在发生变化，边缘棘（marginal spines）最初数量较多，但随着年龄增长逐渐减少；而尖棘（pointed spines）则在大约 6 个月后变得更加突出，并且数量随着年龄线性增加，这些变化都有详细的数据记录123。
2. 用形态特征建模幼体年龄：研究人员尝试用不同的形态特征组合来建立模型，预测幼体年龄。他们发现，包含总直径、边缘棘数量和臂芽数量的模型，以及包含尖棘数量、边缘棘数量、手臂数量和臂芽数量的模型，都能较好地解释幼体年龄的变化。其中，在总直径相关模型中，总直径对年龄的影响最大；在尖棘相关模型中，尖棘数量对年龄的影响最为显著，这表明这些形态特征组合有望成为判断幼体年龄的有效指标456。
3. 生长模型拟合：研究人员对比了指数、Gompertz、线性和逻辑斯蒂这四种生长模型，发现 Gompertz 模型最适合描述长棘海星幼体的年龄 - 大小关系。该模型显示，幼体在 167.5 天（约 5.5 个月）、直径达到 4.5mm 时，生长速率达到最大，之后逐渐放缓，最终渐近大小为 12.2mm，这与之前其他研究中幼体在野外的生长情况相吻合7。

综合研究结果和讨论部分，这项研究具有重要意义。首先，研究人员成功量化了长棘海星幼体已知年龄个体的生长特征，发现多个形态特征与年龄密切相关，组合特征可用于确定幼体年龄，这为研究长棘海星的生长发育提供了新的方法和思路。其次，确定了 Gompertz 模型是描述幼体生长的最佳模型，这有助于更准确地理解幼体在不同生长阶段的变化规律。此外，对长棘海星幼体阶段的深入研究，填补了我们在其种群爆发机制理解上的空白，为后续制定更有效的珊瑚礁保护策略提供了科学依据，让我们在保护珊瑚礁、维护海洋生态平衡的道路上又迈进了一步。