无所不在的藤壶:与珊瑚共生的低调房客,也是操控螃蟹的蟹奴!
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全文转载自中央研究院研之有物<无所不在的藤壶:与珊瑚共生的低调房客,也是操控螃蟹的蟹奴!>

藤壶到底是什么海洋生物?

藤壶对大多数人来说,是长得像小火山的生物,也是可以吃的「地狱」海鲜。藤壶在海洋环境中无所不在,牠们的踪影遍及潮间带、珊瑚礁、浅海、深海,以及甚至海龟与鲸鱼身上。然而,牠们到底是一群什么样的生物呢?在生态系上又扮演什么角色?中央研究院「研之有物」专访院内生物多样性研究中心主任陈国勤特聘研究员,让研究藤壶多年的他,和我们分享藤壶的二三事。

图中的珊瑚共生藤壶名为班氏石凿藤壶(Berndtia purpurea),蓝宝石般的颜色非常漂亮,与珊瑚有互利共生的关系。 图|陈国勤摄影

你知道藤壶吗?

藤壶是生活在海里的动物,形态多样。有的长得像颗小火山,有的长得像鹅的颈部,外表特征差异非常大,共通点是所有藤壶都有像梨子状的无节幼体,幼体的两侧顶端有一对长长的侧角。藤壶长大后,几乎都会紧紧附著在岩石、船底或珊瑚上,大部分无法自行移动。目前发现的藤壶种类已超过两千种以上,陈国勤指出,虽然许多藤壶有坚硬的外壳,看起来与贝类相似,但是牠们是甲壳类生物,被分类学家归类在节肢动物门,跟螃蟹、虾子有著亲缘关系。

想要一窥藤壶的真面目要怎么做呢?去海边就对了!

长的像颗小火山的藤壶,称为笠藤壶。图片为日本笠藤壶(Tetraclita japonica)。 图|陈国勤摄影

遍布潮间带的「笠藤壶」

当你漫步在台湾的岩岸潮间带,很容易就能看到许多像斗笠、火山形状的生物,牠们的顶端有个圆形开孔,并且紧紧附著在礁石上。这些是藤壶中的「无柄藤壶」类型,顾名思义,牠们没有柄状部位连结岩石,而是直接黏在礁石上居住,外面再加上一个坚硬的碳酸钙外壳,保护自己柔软的躯体。台湾的东北角、东海岸及垦丁海边,常见有外壳为绿色的黑潮笠藤壶,这是 2007 年时,陈国勤在台湾发现及命名的新种。

图为黑潮笠藤壶(Tetraclita kuroshioensis),台湾海边常见,有著灰绿色的火山状外壳,2007 年由陈国勤发现及命名。 图|陈国勤摄影

生长在火山状外壳里的藤壶本体有六对附肢,称作「蔓足」。每一只蔓足会分岔成两个分支,分支看起来就像是触须一样,上面还有细长的纤毛。六对蔓足中,有三对较长,会形成滤网一般的「蔓足网」,用来滤食海水中的浮游生物。捕捉到猎物后,由另外三对短而粗的蔓足将食物送进嘴巴吃掉。

潮间带有涨退潮,退潮时礁石会暴露在空气中,附著在礁石上的藤壶无法移动,暂时离开海水的牠们,只好把外壳顶圆孔的两对盖板紧紧关闭,防止因为风吹日晒导致水分大量流失,这时你就只会看到火山般的外壳;等到涨潮、藤壶重新回到海水里后,才会看到牠们打开盖板,伸出本体细长的蔓足,继续捕捉水中浮游生物来饱餐一顿。

藤壶的世界非常多样,除了有著火山般硬壳的无柄藤壶,还有一类是有著长长脖子般的「有柄藤壶」。

图片为无柄藤壶「龟藤壶」(Chelonibia testudinaria),外壳底下,藤壶本体有六对「蔓足」,有三对较长,会形成滤网一般的「蔓足网」,用来滤食海水中的浮游生物。 图|陈国勤摄影

人们视为海洋珍馐的「有柄藤壶」

在金门、马祖列岛,以及台湾东海岸潮间带礁岩缝隙中可以看见的有柄藤壶「龟爪」。牠不像笠藤壶外观是火山状的外壳,而是身体很明显地分成头部与柄部。头部由坚硬的背板与楯板组成,柄部有厚实的肌肉、表面则有许多细小的鳞片覆盖。因为外观看起来很像乌龟的爪子、合掌的手,以及插著笔的笔架,因此有许多不同的称呼,像是龟爪、龟足、佛手、观音手、笔架等。

有柄藤壶「龟爪」(Capitulum mitella),一样有外壳,但外貌型态与笠藤壶截然不同。在金门、马祖当地,龟爪是一种美味的食用海产。 图|陈国勤摄影

相对于外壳直接黏在礁石上的无柄藤壶及龟爪,另一类藤壶有貌似鹅颈的柄状构造连接外壳与附著处,这些有柄藤壶附于漂浮的浮球或垃圾中,俗称为「鹅颈茗荷」,属于茗荷属Lepas)。另外,还有「指茗荷」(Pollicipes)这类有柄藤壶生长在西班牙、葡萄牙与邻近的北非沿海地区,因为数量稀少、野外采集不易,指茗荷藤壶被视为美味又昂贵的高级海鲜。

关于鹅颈茗荷,还有一个有趣的小故事,「中世纪时,欧洲人对茗荷(Lepas anatifera)有个天大的误会。」陈国勤提到,当时欧洲人还不知道白颊黑雁是候鸟,在北极圈附近繁殖,冬天才到英国、欧洲避寒。 欧洲人每到冬天,就只见白颊黑雁现身,却从来不知道牠们是怎么繁殖的。由于鹅颈藤壶与白颊黑雁有几分相似,所以那时一度有人认为白颊黑雁是从鹅颈藤壶里面诞生出鸟宝宝来,故白颊黑雁也有藤壶鹅之称。

图片为鹅颈藤壶「茗荷」(Lepas anatifera),附著于漂浮木上。中世纪时,欧洲人认为白颊黑雁是从茗荷里面诞生出鸟宝宝来,故白颊黑雁也有藤壶鹅(Barnacle Goose)之称。 图|陈国勤摄影

「蟹奴」:狡诈的寄生性藤壶

无柄与有柄藤壶都是自食其力,伸出蔓足捞啊捞,努力捕捉浮游生物养活自己;但还有一类藤壶,演化出寄人篱下、白吃白喝的生活型态。这类藤壶的寄生目标大多是螃蟹(也有其它甲壳类的宿主),因此被称为「蟹奴」(Rhizocephala)。蟹奴在分类上属于根头超纲,目前有超过三百种,它们没有明显的体型,内寄生在螃蟹、等足类等。

蟹奴成体主要由生长在宿主体内根丝状的系统,以及在宿主体外之囊袋状生殖器官所组成。生长在宿主体内的根丝会从宿主中吸收营养,同时也可控制宿主脑袋并影响其行为。蟹奴对于宿主的控制,会因种类不同有一些差异,在欧洲有一些蟹奴种类寄生之后的螃蟹,身体会停止脱壳及成长,而且无法繁殖。

而在台湾观察到的现象是,当螃蟹被蟹奴寄生之后,还是能够继续移动、寻找食物、脱壳及成长,但无法交配生殖。螃蟹被寄生后,会失去自我意识仔细照顾蟹奴,被寄生的公螃蟹还会出现生理变化,身体雌性化,腹甲会由狭长型慢慢变成雌蟹的圆弧形,并且激发出照顾蟹奴后代的行为。

「蟹奴」这名字,字面看上去以为它是蟹的奴隶,但事实是相反,螃蟹最终变成了「蟹奴」的奴隶,任由蟹奴操控。

在不同地区,螃蟹被蟹奴寄生的比例有所不同,在地中海某些区域,螃蟹有十分高的蟹奴寄生率!下次吃螃蟹时,看到腹部有黄色突起别高兴得太早,以为有美味蟹黄可以吃,仔细观看,有可能是蟹奴在螃蟹腹部的生殖囊袋(怕)。

A:已经被蟹奴寄生的梭子蟹,身体中间下方深色处,即为蟹奴的生殖囊袋。B:蟹奴在宿主体外的囊袋状生殖器官。 图|陈国勤提供

藤壶在大自然中的角色

除了寄生性的「蟹奴」,多数的藤壶是滤食动物,在幼体变态后就选定位置附著,用蔓足捕捞浮游生物来吃,同时也成为其他海洋生物的食物。藤壶大多数都过著与世无争的日子,也因为生活圈相当固著,所以对环境变化非常敏感,藤壶的数量和分布也影响著生态系统的平衡。

藤壶真的与世无争吗?其他动物可能不这么认为,像是经常被藤壶附著的鲸鱼及海龟则是苦主。如果只有一颗、两颗藤壶,还不会有太大影响,但一大群就另当别论了。不仅增加许多额外重量,粗糙的藤壶外壳还会大幅增加游泳时的水阻,让鲸鱼、海龟行动变得非常吃力。

海龟外壳及头被龟藤壶(Chelonibia testudinaria)附著。 图|陈国勤提供,Ceri Lewis 摄影

然而,我们也需要注意,最近网路有大量的误导影片,例如上传北极熊长满藤壶或是有人可站在鲸鱼上用铲子清理藤壶。陈国勤强调,这些影片内容都是人工假造,并非真实,「首先北极熊不会有藤壶生长在体外,因为北极熊不会长期泡在海水中,藤壶无法附著生长。另外,一般来说鲸鱼不会让人爬到身上,而且鲸鱼藤壶的底部是深深嵌入鲸鱼皮内的,不能用铲子清理。」

此外,对人类来说藤壶有时也是负担,各种水下交通工具或设施,时间一久都会有大量的藤壶附著,轮船要消耗更多的燃料,增强动力来克服藤壶增加的水阻;水下设施被大量附著后也面临高额保养、清洁成本,所以藤壶又被归类为海洋污损生物。

虽然会造成一系列的困扰,陈国勤提醒藤壶在其他方面,还是有带来意想不到的好处。像是指茗荷、龟爪与巨藤壶,在西班牙、葡萄牙、日本及台湾等地区,是不可多得的美味海鲜。

而藤壶为了把自己固定在岩石上,所分泌的藤壶胶黏蛋白,黏性不受海水影响,可以说是胜过所有人造黏著剂的最强水下胶水。人类如果能以此为研究基础,有机会制造出更持久、更厉害的水下黏著剂。陈国勤最新的研究就发现,生长在海龟背甲上的龟藤壶,甚至可溶解其底部的胶黏蛋白,溶解之后并可移动,然后再次分泌胶黏蛋白固定。

陈国勤最新的研究就发现,生长在海龟背甲上的龟藤壶(Chelonibia testudinaria),甚至可溶解其底部的胶黏蛋白,并可移动。上图为正面照。下图为底部照。 图|陈国勤提供

在宜兰大溪,巨藤壶是一种海鲜,且有海底火山之称。 图|陈国勤提供ㄏ

在马祖,龟爪(下方)及贻贝(上方)也是美味的海上鲜。 图|陈国勤摄影

生活在火珊瑚上的孔宽楯藤壶

以上我们看到有寄生生物的藤壶、附著在生物和轮船上的藤壶,还真是有点让人困扰。不过,藤壶也有「善于合作」的一类喔!

如果有幸到热带岛屿潜水,你会看到五彩缤纷的珊瑚,珊瑚上面有珊瑚虫和藻类共生,藻类正是这些华丽色彩的来源。然而,定睛仔细一看,珊瑚表面好像有一些小小又可爱的圆形孔洞,隐约有细长的蔓足伸出,这就是珊瑚藤壶——与珊瑚互利共生的房客!

与珊瑚共生的藤壶。 图|陈国勤摄影

而这次的研究主角:**孔宽楯藤壶(Wanella milleporae),牠是火珊瑚上最常见的共生生物之一。**火珊瑚就是珊瑚吗?虽然火珊瑚的名字中有珊瑚,外观乍看之下也与常见的珊瑚相似,但实际上,火珊瑚不是珊瑚。

常见的珊瑚是石珊瑚,由体型较大的珊瑚虫组成。「火珊瑚是千孔珊瑚属(Millepora),跟石珊瑚的珊瑚虫相比,牠们与水母及水螅是同类生物,由会分泌碳酸钙的细小水螅构成,又称水螅珊瑚。火珊瑚的水螅非常细小,刺丝胞还会分泌强烈的毒素。」陈国勤补充说。

在潜水时,若是皮肤直接碰到火珊瑚,水螅的丝状触手分泌出来的毒素,会让接触部位产生像是火烧一般的疼痛,甚至出现起水泡、脱皮等更严重的症状,因此千孔珊瑚又被称作「火珊瑚」。

火珊瑚有枝状及块状,在潜水时,若是皮肤直接碰到火珊瑚会产生像是火烧一般的疼痛。 图|陈国勤提供

从外表来看,孔宽楯藤壶跟火山状的笠藤壶以及有柄藤壶的龟爪外型截然不同。孔宽楯藤壶本体埋进火珊瑚里,除了露出圆形的壳板开口,其他部分则被火珊瑚覆盖,没有仔细看的话其实不太明显。

而孔宽楯藤壶的宿主:火珊瑚,身上​​有虫黄藻(zooxanthellae)共生,所以呈现黄绿色、黄褐色,分布在热带、亚热带的海域,在垦丁、绿岛一带很常见。

孔宽楯藤壶本体会埋进火珊瑚里,除了露出圆形的壳板开口,其他部分则被火珊瑚覆盖,没有仔细看的话其实不太明显(箭头处)。 图|陈国勤摄影

虽然火珊瑚有刺丝胞,会捕食浮游生物,还会分泌毒素来抵御外敌,但火珊瑚表面却还是有一些生物共同地生活,像是端足类、枪虾,而数量最多的就属于孔宽楯藤壶了。有些学者认为两者是互利共生,藤壶产生的氮、磷等养分可以提供给虫黄藻行光合作用;但也有学者质疑过多的孔宽楯藤壶会影响甚至破坏火珊瑚骨骼,是弊大于利的寄生关系。

**「依我们的观察,野外许多火珊瑚即使有密集的藤壶居住,骨骼却依然健壮。再参考其他研究,我们还是认为两者是互利共生的关系。」**陈国勤表示。但对陈国勤来说,更有趣的科学问题在于:孔宽楯藤壶究竟是用什么方法可以突围、不受刺丝胞攻击,并附著在火珊瑚身上?在后续的文章〈活在「火焰」上:孔宽楯藤壶与火珊瑚共生的秘密〉,我们将会揭开孔宽楯藤壶的秘密!

陈国勤正在和研之有物团队介绍手上的藤壶样本。 图|研之有物

采访撰文|林承勋
责任编辑|简克志
美术设计|蔡宛洁

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海编"布鲁陈"

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我是布鲁陈,平常喜欢带著大相机下海找生物,如果你有海洋议题欢迎找我聊聊,约我吃饭更欢迎!