En nyligen uppsving i populationen av lila sjöborrar utanför södra Oregonkusten verkar ha haft en indirekt och negativ inverkan på de gråvalar som vanligtvis söker föda i regionen, visar en ny studie.
När antalet sjöborrar stiger kan de taggiga marina ryggradslösa djuren sluka kelpskogar som är en kritisk livsmiljö för djurplankton, de små vattenlevande organismerna som är det primära bytet för många marina djur. Skadade kelpskogar leder till minskningar av djurplankton, och med färre djurplankton att livnära sig på, tillbringar gråvalar mindre tid att söka föda där, fann forskare vid Oregon State Universitys Marine Mammal Institute.
"Den här studien visar kaskadeffekterna av en förändring i kusthavets ekosystem på ett sätt som inte har dokumenterats tidigare", säger studiens huvudförfattare, Lisa Hildebrand, doktorand i Marine Mammal Institute's Geospatial Ecology of Marine Megafauna Laboratory. "Dessa effekter sträcker sig indirekt till ett topprovdjur, gråvalen, och det påverkar dem på ett negativt sätt."
Studien publicerades nyligen i Scientific Reports . Medförfattare är docent Leigh Torres, som leder GEMM Lab vid Hatfield Marine Science Center i Newport, och forskarna Solène Derville och Ines Hildebrand från Torres labb.
Bestånden av sjöborrar började explodera utanför Oregons kust efter pandemin med Sea Star Wasting Syndrome som började 2013. Pandemin ledde till en uppskattningsvis 90 % minskning av solroshavsstjärnor, som nu är listade som allvarligt hotade.
Historiskt utanför Oregons kust har solroshavsstjärnor varit en av två naturliga rovdjur av sjöborre. Den andra är havsuttern, som utplånades ur Oregons vatten av pälsfångare för mer än 100 år sedan.
"Inom ekologi tänker vi på redundansens viktiga roll i ett ekosystem," sa Torres. "Detta är ett bra exempel på ett ekosystem som saknar redundans på grund av förlusten av havsutter. Systemet skulle inte kunna klara sig utan både uttern och havsstjärnorna."
Sjöborrar förekommer naturligt i kelpskogar, men nedgången av solroshavsstjärnor innebar att det inte fanns något rovdjur för att hålla populationen i schack. Forskarna började se effekterna av den förändringen i ekosystemet under sin årliga övervakning av gråvalar i Port Orford.
Torres och hennes team har övervakat gråvalar och deras miljö i den regionen sedan 2015 som en del av en 10-årig studie av födosöksekologin hos gråvalar i Pacific Coast Feeding Group. Denna lilla undergrupp av valar besöker kustnära vatten längs Oregons och Stilla havets nordvästra kust istället för att resa till Arktis för att söka föda varje sommar.
Forskargruppen, som inkluderar lokala gymnasieelever och högskolestudenter, tillbringar sex veckor varje sommar på OSU:s Port Orford Field Station. Läget är idealiskt eftersom det finns en stor, skyddad vik som gör det möjligt för forskare att enkelt övervaka valar från stranden och även ger dem tillgång till vattnet, där de kan samla djurplanktonprover med kajak och använda GoPro-kameror för att övervaka undervattensförhållanden.
"Det övergripande målet med forskningen är att bättre förstå vad gråvalar livnär sig på nära stranden," sa Lisa Hildebrand. "Vi började först se dessa dramatiska bilder av sjöborrar som livnär sig på kelpen 2018 och ännu mer 2019."
Sjöborre-kelp-dynamiken har studerats väl, men detta är den första studien som ser bortom detta förhållande till effekterna på djurplankton som lever i kelpskogen och deras rovdjur – gråvalarna.
Forskarna fann att när kelpen skadades eller förstördes, stannade färre djurplankton, och i synnerhet den lilla mysidräkan som utgör en stor del av gråvalens kost, kvar i vattnet nära kusten. Med färre djurplankton i området tillbringade gråvalarna mindre tid på att söka föda där.
"Under 2020 och 2021 såg vi färre valar och de valar vi såg tillbringade mindre tid i det området," noterade Torres. "Vi noterade också nedgångar i gråvalarnas kroppskondition under dessa år samtidigt som vi genomförde andra fältstudier utanför Newports kust."
Forskarna kan inte säga exakt hur minskningen av kelp leder till en minskning av djurplankton, men de misstänker att djurplanktonet kan använda kelpen som en typ av skydd, och det kan vara så att djurplankton hålls kvar i kelpbäddar på grund av tidvatten och strömmar är svagare inom dessa områden än utanför, sa Hildebrand.
Studien belyser krusningseffekterna av havsuppvärmningen på grund av klimatförändringar, noterade forskarna.
"Marina värmeböljor och varmare havsvatten har sannolikt förvärrat Sea Star Wasting Syndrome-pandemin och ung kelp tenderar att växa bättre i kallare vatten. Som ett resultat var det mindre drivtare tillgänglig för borrar att äta på i nearshore-systemet," Lisa Hildebrand sa.
År 2023 noterade forskarna att regionen visade tecken på återhämtning, med färre sjöborrar och mer kelp, djurplankton och valar. Dessa senaste observationer kan vara tecken på att ekosystemet återgår till förhållanden som är gynnsamma för kelptillväxt.
"Vi tror och hoppas att det här systemet återhämtar sig och vi kommer att fortsätta att övervaka det genom vår forskning," sa Torres. "Oregonianer älskar att ha gråvalar som äter längs vår kust och de behöver en hälsosam livsmiljö för att säkerställa att det fortsätter."
Mer information: Lisa Hildebrand et al, Utforska indirekta effekter av en klassisk trofisk kaskad mellan urchins och kelp på djurplankton och valar, Scientific Reports (2024). DOI:10.1038/s41598-024-59964-x
Journalinformation: Vetenskapliga rapporter
Tillhandahålls av Oregon State University
