研究结果今天发表在《科学》杂志上美国国家科学院院刊海带是一种大型藻类，在世界范围内具有巨大的生态和经济重要性，但它正受到环境变化和海胆过度放牧的围攻。

这项研究是由刚毕业的扎卡里·兰德尔(Zachary Randell)领导的，当时他还是俄勒冈州立大学的博士生。研究表明，在海底崎岖不平的地区——科学上称为基质复杂性或表面崎岖不平——的海藻林倾向于稳定。

海带林中有海胆生长在基质复杂性较高的地区，但这些海胆并未造成海带林的大面积破坏。兰德尔说，一种假设是，基质的复杂性保留了“漂流藻”——分离的海带和其他藻类——海胆更喜欢吃这些海藻，而不是活的海带。

兰德尔说:“由于环境变化的不同组合，以及控制海胆的捕食者(如海星、鳕鱼和海獭)数量的减少，全球的海带森林正在减少。”“越来越多的海带森林正在过渡到所谓的‘海胆贫瘠区’，这是生态系统的另一种安排，物种急剧减少，包括娱乐、商业和保护兴趣的物种。”

海带是一种基础物种，占世界海洋生态区域的近50%。它们尤其在冷水中茁壮成长，在那里它们形成了大型水生森林，为许多物种提供了必要的栖息地、食物和避难所。它们对某些生长条件的敏感性意味着气候变化和海洋变暖对它们来说尤其成问题。

海带的收获通常用于牙膏、洗发水、布丁和蛋糕等产品，它们还有助于营养循环、海岸线保护和商业渔业，如岩鱼。经济学家认为海带每年的价值在数十亿美元左右。

为了寻找海底结构和海带森林健康之间的联系，兰德尔和俄勒冈州立大学和美国地质调查局西部生态研究中心的合作者研究了圣尼古拉斯岛周围数十年的潮汐下监测数据。该岛是离南加州海岸最远的海峡群岛，数据来自近40年来科学潜水者一年两次的调查。

Randell说，该研究小组还包括俄勒冈州立大学的Mark Novak和美国地质调查局的Michael Kenner, Joseph Tomoleoni和Julie Yee，他们是第一个证明底物复杂性和海带森林动态之间存在联系的研究小组。

科学家们发现，相对平坦的海底位置在海带森林和海胆贫瘠地之间，以及从海胆贫瘠地到海带森林之间，呈现出突然的转变。

兰德尔说:“但是，海底有很多物理结构的地方显示出弹性——森林状态能够持续存在，即使与平坦的地方相比，受到类似的干扰。”“鉴于最近海带数量下降，以及推动外植或移除海胆等恢复工作，海底联系需要进一步研究。”了解许多类型的生态系统都会受到的临界点和状态切换背后的因素，是有效管理的关键。”

兰德尔说，研究表明，恢复工作可以针对具有丰富基质复杂性的地区，以创造“弹性热点”。他补充说，在自然界不存在复杂性的地方，可以通过人工制造——例如，通过人工珊瑚礁。

他说:“这些人工珊瑚礁也可以成为海胆捕食者外植恢复工作的重点，比如圈养和释放海星。”“珊瑚礁可以作为海胆捕食者的最佳环境，也可以作为海胆和海胆吃的漂流藻类的最佳环境。”

兰德尔指出，研究结果中另一个有趣的部分是，健康海带森林中的海胆密度通常与贫瘠海胆密度相似;因此，这种经常被认为是海带森林破坏者的动物实际上可能只是一个更大谜团中的一小部分，他说。

兰德尔说:“淘汰海胆的常见做法只会在短期内降低放牧率，本身不会带来海带森林的稳定。”“当努力集中在高度复杂的基质上，并与海带外植等其他策略相结合时，去除海胆可能是启动海带恢复最有效的方法。”

美国地质调查局、美国海军、国家科学基金会、大卫和露西尔·帕卡德基金会以及沿海海洋跨学科研究伙伴关系支持这项研究。