基底异质性比颜色更能塑造热环境并影响人工表面的潮间带藤壶定殖

为什么海岸上的微小缝隙很重要

在退潮时沿着岩岸行走，你会看到藤壶像活的盔甲一样覆在岩石上。但随着我们在沿海建设更多的海堤、码头和其他硬质结构，这些生物不得不在看起来与天然岩石不同的表面上定殖。本研究提出了一个看似简单却对海岸设计有重大影响的问题：在帮助藤壶在人工结构上定殖和生存时，哪一项更重要——表面的颜色，还是小裂缝与沟槽的存在？

在定制瓷砖上测试藤壶

为了解析这些影响，研究者使用3D打印机制作了标准化的塑料瓷砖，模拟海堤的一部分。有些瓷砖完全平整，而另一些则具有波纹状的表面，有脊和缝隙，增加了仅几毫米宽的小避难处。每种设计都有两种颜色：黑色和白色。由于所有瓷砖的基材相同，任何温度或藤壶定殖的差异都可以归因于表面结构和颜色本身。研究团队将32块这样的瓷砖固定在智利北部一处昏暗的天然岩石平台上，该处位于常被海水涨落冲刷的带区。

瓷砖在阳光下如何升温

在退潮时，当瓷砖暴露在空气和阳光下，研究者用红外相机测量了每个表面的温度变化。正如预期，黑色瓷砖吸收的阳光远多于白色瓷砖，几小时内升温约6–12°C，而白色瓷砖仅升温约1–4°C。但当表面形状介入时，情况发生了变化。在有脊和缝隙的异质瓷砖上，缝隙始终比邻近的脊更凉爽，尤其是在黑色瓷砖上：荫蔽的凹处比暴露的峰部保持低约2–6°C。实际上，同样的深色材料仅因其三维纹理就形成了一块块微气候——相隔仅几厘米的微小冷热斑块。

谁在这些微型景观上定居

在海中放置约一个月后，研究者收回瓷砖并在显微镜下检查计数两种常见藤壶物种Jehlius cirratus和Notochthamalus scabrosus的新个体。总体而言，有脊和缝隙的瓷砖吸引到的幼体数量远多于平整瓷砖。更细致的观察更为显著：在有结构的瓷砖内部，两种物种压倒性地选择缝隙而非脊。无论瓷砖是黑色还是白色，这些遮阴的凹处的定殖数量大约是暴露峰部的20倍左右。相比之下，整体表面颜色对定殖的影响较为有限或可忽略不计，颜色与结构的组合并没有产生超出各自影响的隐性“协同”效应。

不同物种，不同敏感性

尽管两种藤壶都偏好缝隙，但它们对颜色的反应并不相同。Jehlius cirratus的定殖几乎完全由微栖息地类型驱动：它简单地偏爱缝隙，对这些缝隙位于黑色或白色瓷砖上似乎并不太在意。相比之下，Notochthamalus scabrosus在比较平整与有结构表面时在黑色瓷砖上的定殖更高，暗示该物种可能对与暗色背景相关的更暖或更暗条件更敏感。然而，即便对于这一对颜色更为敏感的物种而言，凉爽、遮阴的缝隙仍然是决定幼体最终分布的主导因素。

对海岸结构的设计启示

这些发现为我们如何沿海建设提供了实用启示。随着沿海城市的扩张，工程师们越来越需要设计“生态友好”的防波构造，以支持海洋生物而不仅仅是抵御波浪。本研究表明，雕琢小尺度纹理——脊、坑和缝隙——可以创造出显著提升潮间带动物成功定殖的热避难所，即使在本来很热、偏暗的人造表面上也是如此。虽然选择更浅的表面颜色可以帮助限制整体升温，但决定藤壶幼体是否找到安全附着点并成长为成体的，最终是微观地形。换句话说，对于在烈日暴晒的严苛岸带上的生命而言，表面的微小凹槽和缝隙比阴影更重要。

引用: Lagos, N.A., Lardies, M.A., García-Herrera, C. et al. Substrate heterogeneity outweighs colour in shaping thermal environment and intertidal barnacle recruitment on artificial surfaces. Sci Rep 16, 11163 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40877-w

关键词: 藤壶定殖, 潮间带生态学, 热微栖息地, 生态工程, 海岸基础设施