严重的飓风促进了幼鱼的涌入和珊瑚礁海绵中的基因流动

Aplysinacauliformis是一种珊瑚礁海绵，以其看起来像绳子的长树枝而得名，它为海洋生物提供了重要的3D栖息地，并有助于稳定珊瑚礁的基础。然而，这些直立分支的海绵在暴风雨期间极易折断，这会增加海绵的破碎，并导致种群克隆和近亲繁殖。

许多海绵可以在严重损坏后幸存下来并经历频繁的破碎，这被认为是无性繁殖的机制。虽然破碎是绳状海绵常用的繁殖策略，但它们也可以通过产生幼虫进行有性繁殖。极端天气事件后它们如何以及是否重新定居对于珊瑚礁生态系统的恢复和恢复力至关重要。

飓风“艾尔玛”和“玛丽亚”均发生在2017年，是两场快速连续的风暴，佛罗里达大西洋大学哈里特·L·威尔克斯荣誉学院和港口分海洋学研究所的研究人员以及维尔京群岛大学、密西西比大学和密西西比大学的合作者都受到了影响。阿拉巴马州有一个独特的机会来解决一个优先问题——严重飓风过后珊瑚礁海绵种群的恢复能力。

研究人员首次利用遗传分析来评估美属维尔京群岛海绵在这两次灾难性风暴后的基质再殖民，以了解风暴后珊瑚礁上发生了多少克隆性与性招募。迄今为止，风暴影响的研究主要集中在石珊瑚或石珊瑚上。

发表在《分子生态学》杂志上的这项研究结果表明，中上层分散度较低的克隆海洋物种种群，例如花椰菜，可能会受益于飓​​风频率和强度增加，以维持遗传多样性和打击近亲繁殖，从而增强物种的恢复能力。加勒比海绵社区面临极端风暴事件。

飓风之前的花椰菜种群具有高度克隆性，但在飓风之后转向更大的有性繁殖以进行重新定植，其中85%的有性繁殖主要是由于当地幼虫的招募。重大风暴事件有利于海绵幼虫的补充，但并没有增加遗传多样性。

首席研究员兼生物学助理教授AndiaChavesFonnegra博士表示：“众所周知，暴露于中度或低风暴频率的分枝珊瑚种群主要有性种群，而风暴频率最高的地点则主要有克隆种群。”在FAU的HarrietL.Wilkes荣誉学院和港口分校。

“相比之下，我们的研究结果表明，与这些极端事件后破碎/再生产生的克隆相比，有性海绵幼虫的招募更多，从而保持了遗传多样性。由于花椰菜海绵通过破碎和有性繁殖都可以进行无性繁殖，这些机制之间的相互作用可能会最大化它们的繁殖能力。扩散效率及其成功重新定居栖息地的可能性。”

飓风过后，在圣托马斯的所有采样地点都检测到了新幼虫(基因)和碎片(分株)，这表明该物种有可能在不受地点自然地理影响的情况下迅速恢复种群数量。

在所有地点加起来，飓风前的成年海绵中有65.8%是基因，而飓风后的幼年海绵中有85.1%是基因。这表明，飓风过后花椰菜的重新定植主要是由于有性繁殖，在研究地点发现，在圣克罗伊岛和圣托马斯巴克岛之间，基因流动的距离长达60公里。

在这项研究中，圣托马斯两次5级飓风发生14个月和22个月后，水肺潜水员收集了薄薄的紫色海绵的小样本。然后，研究人员使用基于2b-RAD统一片段测序的基因分型方法从海绵样本中提取基因组DNA。

这种新兴方法用于绘图、群体遗传学、遗传绘图和估计等位基因。根据预期(He)和观察到的(Ho)杂合性与近交系数(FIS)估计飓风前(成年)和飓风后(成年和青少年)种群的遗传多样性，并进行比较。

查韦斯·丰内格拉说：“在短时间内，飓风等间歇性干扰可能会改变珊瑚礁底栖群落的结构和功能，并影响恢复时间。”“然而，正如我们在研究中所证明的那样，风暴事件不会平等地影响所有珊瑚礁物种，并且可以通过为幼虫附着和招募创造开放的基质来促进多样性。”

鉴于随着气候持续变化，强烈飓风将会更加频繁的预测，诸如史无前例的两场五级飓风在圣托马斯登陆等重大扰动很可能将继续影响珊瑚礁物种的种群结构及其生态相互作用。