当你想到生活在缅因湾的海洋物种时, 一个微小的无脊椎动物附着在码头的一侧可能不是第一个想到的. 然而，被囊动物对环境中的其他物种有着强大的影响力. 在缅因湾尤其如此, 在船坞边的什么地方发现的, 被捕龙虾夹缠住了, 附着在牡蛎和贻贝床上. 随着对这些动物研究的深入，我们看到了它们对环境的直接影响. 被囊动物入侵物种数量的增加会对它们周围的生物产生负面影响.
Figure 1. 大型成年被囊动物群落照片.
被囊动物通过生长和完全包裹贻贝来窒息贻贝, 这减少了它们的生长，最终减少了水产养殖的肉类产量. 如果没有贻贝可以养殖的话, 没有动物可以收获, 所以农民赚不到那么多钱，他们也不太高兴. 通过窒息和减少缅因湾的贻贝数量, 被囊动物显然对该地区的水产养殖产生了负面影响.
被囊动物在生态系统中确实有价值，因为它们通过消耗细菌而起到海洋净化器的作用, J. (2015)). 它们也是食物网的重要组成部分，因为它们消耗浮游植物和水柱中的各种细菌, J. (2015)). 尽管这些都是积极的影响, 被囊动物仅仅存在于码头内就改变了码头的美学. 越来越多的黏糊糊的橙色被囊鱼出现在码头，这意味着更多的被囊鱼会出现在停靠在码头的船只上. 因此，这迫使船主更频繁地清洁船体.
在我们对抗入侵物种和气候变化的过程中，更好地了解这些物种如何影响生态系统和周围的水产养殖系统，对社区和整个地球的健康至关重要. 许多非本地物种在温暖的水域茁壮成长，被囊动物也不例外. 缅因湾的变暖速度比99%的海洋都要快(Poppick, 2018). 它特别容易受到变暖的影响，因为它位于主要洋流的交汇点，而且它的深度相对较浅. Therefore, 通过哈默尔本科生研究中心获得了夏季本科生研究奖学金(SURF)的慷慨资助, 我研究了水温上升如何影响一种非本地物种的存在, Botrylloides violaceus位于缅因湾内.
那些橙色斑点是活的?
是的，他们还活着! 被囊动物是一种软体海洋无脊椎动物，大量分布在各个海洋中. 被囊动物是海鞘, 它们都有一层橡胶状的覆盖物和两个虹吸管(管/过滤器)来吸进和吸出体内的水. 我的研究物种， Botrylloides violaceus可以是多种颜色，主要是橙色，但也有红色、橙色、黄色或暗紫色. 成年蜂群的身体上有小的“洞”，称为类虫(zoh-eds) (Ghiselin, 2023)。. 动物嵌在身体的透明层内，由血管网络连接. 这些血管终止于围绕菌落外缘的小囊状结构(Ghiselin), 2023). 每种动物都有胃、肠和心脏. 换句话说, 每个动物都有心跳, 也就是说你可以砍掉一个被囊动物群体的中间而每一边都还活着!
你在哪里可以找到他们?
在地理上, 橘黄色的鞘被束状, 虽然原产于西北太平洋，从中国南部到日本, 开始越来越多地出现在北美沿海水域. 该物种于20世纪80年代初在缅因湾首次被发现(Fatherree, J. (2015). 除了我的研究物种, 至少还有三个非本地的, 还有一些本地的, 殖民地被囊动物的一种. 这些非本地物种进入了这个新环境，适应得非常好，以至于它们在新英格兰海岸到处分布，而且往往比其他物种表现得更好, J. (2015). 这种物种最常见的地方是在潮下带和定期在潮间带的保护区. 它们喜欢附着在任何固体表面上! 这包括码头、浮标、龙虾笼、岩石、海带、贻贝等的侧面. 它们可以缠绕在角落里，甚至可以自己折叠. 它们也是繁殖的大师. 所有的殖民地被囊动物都是通过“出芽”进行无性繁殖(一种由单亲产生后代的繁殖方式)，并通过受精卵进行有性繁殖，受精卵最终发育成幼虫(Ghiselin), 2023). 无论是性的还是无性的, 这个过程开始于母体群体的死亡, 在这个过程中, 尽可能快地把尽可能多的宝宝放进水里. 这些婴儿是肉眼可见的，往往会游上10到15分钟，直到它们找到一个表面生长. 因此，这种繁殖方式使它们很容易传播，因为产生了大量的婴儿.
非本地物种如何影响缅因湾?
一个物种的分布取决于各种生物和非生物因素, 它的建立往往取决于几个变量, 包括对当地环境条件的反应(Gomes-Filho等)., 2010). 通常，缅因州海滩的水温在17到20华氏度之间达到峰值°C和2到5之间的低点°C. 一个生态系统中的许多物种学会了彼此相邻和一起生活, 为了生存, 所有生物都必须学会适应周围的环境(詹等)., 2015). 非本地物种直接影响该群落的入侵生态系统. Botrylloides violaceus 在竞争中战胜了当地的被囊动物, 它们是食物链的重要组成部分(詹等人)., 2015); a decrease or increase in the native species population alters the food web.
我之所以选择橘鞘被囊动物作为研究物种，是因为它们对不断升高的温度和热浪的生理反应尚未得到解决. 为了解决这一研究缺口, 我与澳门葡京网赌游戏(UNH)生物科学系的研究生麦迪逊·赫尔利(Madison Hurley)合作，对这个问题做出了回应 B. violaceus 对热应力. 我的研究是基于她的研究, 这篇文章关注的是金枪鱼的心率是如何随着水温升高而变化的. 我的重点是研究溶解氧浓度如何受到热浪的影响. 氧浓度与生物体的整体健康直接相关, 它的消耗是氧化应激的一个衡量标准. 我假设溶解氧会在72小时的试验中下降, 特别是在高温下. 因此，这意味着随着温度的升高，被囊动物的健康状况会下降(Dijkstra等人)., 2007). 这种说法来自于已知的澳门葡京网赌游戏溶解氧浓度在高温下如何变化的知识，以及我的导师以前对这种被囊动物的研究, Dr. 詹妮弗·迪杰斯特拉. 我希望对每一次溶解氧读数如何随时间变化的被囊动物样本有一个大致的了解.
Methodology
我的研究在2023年夏天的三个月里进行了多次为期四天的试验. 我收集了8个菌落开始试验 (大约都是拇指大小在新罕布夏州新堡的温特沃斯码头的船坞里. 我们把船挂在船坞上，轻轻地从浮标上剥下同样大小的被囊鱼, mussels, seaweed, 甚至是码头本身. 然后我们把它们放在一个装满相同水的冷却器里从它们的环境中运回沿海海洋实验室 贾德·格雷格海洋研究中心 nearby. 我们用毛线把被囊动物的边缘轻轻地绑在玻片上，帮助它们附着在玻片上. 一旦他们打成平手, 我们轻轻地把它们放在它们想要的处理槽里, 第二天回来开始适应过程.
Figure 2. 看到了氧气罐是如何安装的, 一只用来测试心率的动物, 其他测试溶解氧浓度.
处理温度有四种:控制槽(18°C)，治疗1 (22)°C)，治疗2 (25)°C)，治疗3 (28)°C). 控制箱的温度代表了夏季缅因湾的平均海洋温度. 我们必须让被囊动物适应水温的变化，慢慢地将它们的环境水温提高到所需的试验温度. 如果我们把它们放在和周围水温完全不同的水箱里, 他们会经历热休克, 这会导致压力和死亡吗. 我们通过使用热水器将水箱内的环境温度每小时升高一度，持续8小时，慢慢地使它们适应所需的处理温度. 一旦储罐达到比所需处理温度低两度的温度, 我们停止了适应过程，让被囊动物在一夜之间适应了那个温度. 例如，对于处理1，水温从18开始°C，下一个小时我们把温度提高到19°C, and so on. 一旦治疗1达到20°C，比理想的处理温度22低2度°C, 我们停止了对那个水箱的驯化，继续对其他水箱进行驯化，直到它们的温度比预期温度低两度. 然后我们让这些被囊动物在这样的温度下过夜，让它们慢慢适应这段时间.
第二天，72小时的热身试验开始了! 我们提前一个半小时到了实验室, 把暖气打开，把水加热到最后两度, 直到我们看到它达到了理想的试验温度, 从零点开始读数. 这一小时代表了它们最初对温度变化的反应, 然后他们会(或不会)适应那个温度. 获取心率读数, 我们把被囊动物放在一个培养皿中，培养皿中装满了与它来自的水箱相同的水. 使用奥林巴斯无限显微镜, 我们放大并搜索了这只动物的三个不同的心率, 记录的每分钟心跳数, 然后取三者的平均值，得到总体读数. 在显微镜下观察它们，一个全新的世界呈现在我们眼前! 你可以看到它们血管的复杂细节，以及动物体内许多不同的心率. 这些动物体内的“血液”中有许多不同的细胞在流动, 你可以看到这些单个细胞在被囊中以不同的速度运动.
取溶解氧读数, 我们先取了一个空白读数(里面没有动物)，然后取了一个非空白读数(里面有动物). 我们使用游标探针和游标图形分析程序来收集这些数据. 我们把探针放在一个密封的玻璃管里，上面有一个搅拌棒和盖子来密封它. 然后，我们把每根管子放在水浴中，用它原来的水箱里的水浸泡, 打开搅拌器, 让它运行两分钟，然后收集我们用于分析的数据. 我们这样做是为了尽可能多地消除错误. 一个水浴池里有一只动物，另一个没有. 然后我们让搅拌器继续运转，重新启动计时器，并运行一分钟. 时间一到，我们就按下“停止”键，我们需要的数据就会出现在电脑屏幕上.
我们收集了零点时的心率和溶解氧读数, six, twenty-four, forty-eight, 整个审判进行了72个小时. 第0小时代表每个试验的开始，几乎就像一个对照读数. 这个过程算作一次试验，我们重复这个过程，进行10次为期4天的试验.
初步结果和结论
我们的结果表明 Botrylloides violaceus 对增加的热量反应不佳，他们的心率主要上升，然后同样迅速下降. 当动物因为温度变化而感到压力时，心率开始增加, 一旦它们不能再忍受那种温度，它们就会减少. 这导致了缓慢的死亡，有时他们的心脏完全停止跳动. 引起该反应的温度始终是温度最高的处理(槽3). 在每次试验中, 实验组1和实验组2的动物适应温度或因此死亡的几率相同.
In addition, 溶解氧数据表明，平均而言, 对照池溶解氧浓度高于处理池. 这并不奇怪，因为温暖的水溶解氧浓度更低. 随着温度的升高, 它使气体和水分子获得更多的能量，打破了水和氧分子之间的弱分子相互作用(Pershing等)., 2015). Furthermore, 那些暴露在温暖温度下的菌落经历了压力，因此, 可以吸收更多的溶解氧. Moreover, 虽然没有测量菌落的大小, 在实验结束时，放置在较高温度下的菌落在视觉上恶化并溶解, 哪些明显表明健康状况不佳.
Figure 3. 对照(18°C)和处理3(28°C)试验期间平均呼吸速率的比较. 每个点表示读取发生的时间(0、6、24、48和72小时).
如果水温升高，热浪袭来, 正如预测的缅因湾一样, 变得更加一致, 它们可能会对这种非本地物种和其他变温物种(体温与环境条件相同的个体)产生负面影响. 如果溶解的浓度降到惊人的低, 水会变得缺氧, 这意味着环境中的氧气含量很低或已经耗尽(Pershing等人)., 2015). 溶解氧的减少, 缅因湾有可能随着气温升高而变得更酸. 虽然需要做进一步的研究, 这可能会大大减少物种多样性. 这会极大地影响 the food web, 这不仅会影响到金枪鱼, 而是所有依赖缅因湾提供营养或任何栖息地的动物. 虽然目前尚不清楚被囊动物数量下降的后果, 这可能有助于提高贻贝和牡蛎的水产养殖，因为农民在收获期间不必清洁他们的线或擦洗他们的表面. Furthermore, 贻贝和牡蛎的数量可能会增加，因为它们不会与被囊动物争夺水体中的食物来源(Rybovich等人)., 2016).
从上图可以看出，对照组在前48小时内有类似的下降, 下降速度较慢，并最终在试验结束时减慢. 然而，接受治疗的动物呼吸速率下降得更快，并没有趋于平稳.
个人外卖
暑期本科生研究奖学金(SURF)项目不仅教会了我独立的实验室技能，也教会了我生活技能. 我第一次独自生活, 引导我自己的独立研究, 学会了如何更专注地解决问题. 这种经历一直是 垫脚石 允许我在实验室里进行独立研究，否则我可能不会参与其中.
Educationally, 这项研究让我对被囊动物及其在海洋生态系统中的作用有了更好的了解. Before this, 我对这个物种有一般的了解, 但是我自己对它们的研究让我真正了解了它们的生物学和对它们栖息地的影响. 因为麦迪逊和我更经常地和被囊动物打交道, 我对这个物种有了更深的欣赏，因此与我的研究有了更多的联系. 我很快就明白了 Botrylloides violaceus 不是新英格兰地区唯一重要的入侵物种吗. 有入侵的虾、苔藓虫、软体动物和其他各种物种. 在我研究的海洋生物学领域, 了解这个物种与本地和/或其他入侵物种相互作用的方式直接关系到了解海洋栖息地的生态以及进一步的研究可能会是什么样子.
现在我已经大四了, 我在考虑未来的职业，以及我在工作中需要什么. SURF项目帮助我对研究产生了热情. 我希望毕业后能找到一份研究型的工作, 或者甚至攻读一个专注于研究的硕士学位.
我给未来研究人员的建议是抬起头，不断解决问题. 虽然这听起来很简单，但它确实使这个领域发生了很大的变化. 有些时候设备不工作, 我在操作过程中犯了一个错误, 或者事情似乎并不如我所愿, 但这些时候是增长最快的时候. 我明白了事情并不总是如我所愿, 我会犯错, 我就得重做程序了, 但是，在研究科学领域，只有把这些时刻看作是成长的机会，才能游水而不是沉没.
First, 我要感谢麦迪逊赫尔利在这个项目的每一个困难部分指导我, 鼓励我, 在我的学习过程中一直是我的好朋友. 此外，我要感谢詹妮弗·迪杰斯特拉以及她作为我的导师给予我的帮助. Additionally, 我很感谢布列塔尼·杰利森和内特·雷纳斯愿意为我提供出色的实验室设备和实验室空间. 没有他们的支持和指导, 我将无法完成我的研究或有数据来讨论. 我还要衷心感谢我的父母, 亲密的朋友, 还有男朋友，谢谢你连续三个月不停地听我讲我的项目和数据. 我非常感谢他们一直以来的支持和令人难以置信的倾听技巧. Finally, 如果没有哈默尔本科生研究中心通过夏季本科生研究奖学金的资助，这个项目是不可能实现的 — 在特朗普的特别支持下. Dana Hamel和J. 雷蒙德·海普勒捐赠基金 — 这段难忘的经历和对我未来的指导都归功于他们.
References
Dijkstra, J., Harris, L. G., & Westerman, E. (2007). 四种入侵海鞘在缅因湾的分布和长期时间格局. 实验海洋生物学与生态学杂志, 342(1), 61–68. http://doi.org/10.1016/j.jembe.2006.10.015
Fatherree, J. (2015). 被囊动物简介. Reefs.Com. http://reefs.com/magazine/an-introduction-to-tunicates/
Ghiselin, M. (2023) 被囊动物|解剖学，栖息地 & 改编|大英百科全书. (n.d.). 检索日期:2023年11月25日 http://www.britannica.com/animal/tunicate
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Pershing, A. J.亚历山大，M. A.埃尔南德斯，C. M., Kerr, L. A., Le Bris, A., Mills, K. E., Nye, J. A., Record, N. R.斯坎内尔，H. A., Scott, J. D.，舍伍德，G. D., & Thomas, A. C. (2015). 面对快速变暖的缓慢适应导致缅因湾鳕鱼渔业的崩溃. Science, 350(6262), 809–812. http://doi.org/10.1126/science.aac9819
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Rybovich, M., La Peyre, M. K., Hall, S. G., & La Peyre, J. F. (2016). 温度升高和盐度降低对牡蛎大小类生长和死亡率的影响不同. 贝类研究杂志, 35(1), 101–113. http://doi.org/10.2983/035.035.0112
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作者和导师简介
他来自纽约的罗切斯特， 梅勒妮伯利 将于2024年5月毕业并获得海洋生物学学士学位. 她是Off the Clef的业务经理, 校园里的一个男女合唱团体, 是校际基督教团契的一部分. 她在与研究生麦迪逊·赫尔利(Madison Hurley)合作时开始了她的研究项目, 他当时也在做动物研究，并通过哈默尔本科生研究中心向她介绍了SURF项目, 谁资助了梅兰妮的项目. 媚兰觉得了解更多澳门葡京网赌游戏这些无脊椎动物的事情很有趣，因为在认识它们之前，她从来没有注意过这些东西, 以及她的研究物种是如何对水产养殖业产生负面影响的. 在研究期间, 媚兰从码头上收集动物，完成试验，玩得很开心, 让她对实验室有信心. Additionally, 总的来说，她学到了很多研究方面的知识, 以及如何有效地解决问题和问题. 她的总体职业目标是继续参与实践研究或从事海洋科学方面的工作. 梅勒妮很想成为越来越多的科学家中的一员，他们希望在自己的社区中做出改变，造福他人和海洋世界.
詹妮弗·迪杰斯特拉 是海岸和海洋测绘中心的研究副教授, 他于2001年以研究生身份加入了澳门葡京网赌游戏. 她专门研究海洋物种群落, 采用创新方法, techniques, 预测其空间分布并探讨其背后的原因, 以及的含义, 它们的分布随时间而变化. 当作者对被囊动物产生兴趣并希望通过独立研究获得更多经验时，这项研究就开始了. Dr. 迪克斯特拉以前指导过本科生，但这是她第一次指导大学生 Inquiry author. 她说这段经历非常美妙. “梅尔非常努力，对研究的各个方面都很感兴趣. 很明显，她对海洋物种有着浓厚的兴趣和热情.”
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