在气候变化和人类活动下，
慢慢成了苏北的地理隔离，
未来，生物还需要不停地往北走。
董云伟 · 中国海洋大学教授
格致论道第121期 | 2025年8月30日 北京
大家好，我是董云伟，来自中国海洋大学。今天我要给大家分享的故事是：热浪中的生存大师。
生物多样的潮间带
中国海洋大学在青岛，青岛是一个非常著名的滨海旅游城市。每年的夏天，都有很多人到青岛消夏避暑。在海边玩的时候，大家很喜欢赶海。在海边，我们经常看到很多小朋友拿着铲子、拎着小桶。当然，赶海的不仅有小朋友，还会有大朋友。
赶海赶什么呢？很多时候，就是去采集软体动物。软体动物听起来比较拗口，其实就是贝类。
在青岛的海滩上，你可以看到像绿豆大小的粒结节滨螺；可以看到像黄豆大小的短滨螺；还可以看到像葡萄大小的疣荔枝螺。别看疣荔枝螺不起眼，但它是潮间带的顶级捕食者。它们用几个小时，就可以吃好多贻贝。
▲从左到右：粒结节滨螺、短滨螺、疣荔枝螺
此外，潮间带还会有我们吃的食物，比如说紫贻贝，就是咱们经常吃的海虹。在青岛的海边炖一个海虹，非常好吃。另外还有海中八珍的海参、鲍鱼这些生物。所以说，潮间带其实有非常多的生物。
▲左：紫贻贝
右：鲍鱼
从科学上说，潮间带是指潮涨和潮落之间的海岸。潮间带在退潮的时候，会受到陆地环境的影响，在涨潮的时候，会受到海洋环境的影响，所以潮间带具有非常高的海洋生物多样性。
此外，潮间带也是进行生态学研究非常重要的区域。1872年，著名的博物学家安东·多恩在意大利建立了那不勒斯海洋站，用潮间带的生物来验证达尔文的生态学的理论。他们验证了非常多、非常有名的生态学理论。
其实我们的工作，也是对潮间带进行调查。下面左边的这张图，是我们在进行样线调查。我们需要先从高潮间带到低潮间带做一条样线，然后数这个地方有多少种生物、每个生物有多少个物种，这个工作有的时候一做就要好几个小时，还是非常累的。
右边的图是在进行样方的调查。我们要把样方框放到岩石上，然后数样方框里面有多少种生物、每个生物有多少。有的时候如果生物大一点，比较好数，会比较轻松。但是如果像图里面一样，有很多的小藤壶，那可真的是数到天荒地老，会非常累。因为藤壶非常小，可以达到一平方米有几百上千个。
在潮间带，我们不光要进行定量的调查，还会进行一些定性的调查。比如到了一个地方，要去花几个小时，数一数这边到底有多少种生物。例如下面这个视频里，白色的是牡蛎。
大家吃牡蛎的时候都会戴上手套，因为牡蛎的边缘非常地锋利，一不小心就会把手割破。采样的时候，我们一不小心也会把腿割破，所以每次去做调查，腿上都会被割得鲜血淋漓。但我们觉得，所有的付出都是有收获的，因为有非常多特别有意思的成果，比如发现消失了160年的火焰滨螺。
火焰滨螺之所以叫这个名字，是因为在19世纪中期，有一些欧洲的博物学家，主要是法国人，来到国内，在上海和江苏沿岸发现了一种颜色特别漂亮、火红色的滨螺，然后将其命名为火焰滨螺。
但是火焰滨螺在1855年以后就再也没有被发现，并且原始的标本因为火灾被烧掉了，因此火焰滨螺被认为是人类历史上消失的四种贝类之一。但它会不会在我们国家还有呢？
于是我们沿着山东、江苏、上海做了很多的调查，最终在江苏盐城的盐蒿上，又发现了这种火焰滨螺。然后，我们通过形态学的和分子生物学的方法，使消失了160年的火焰滨螺又得以重见天日。
采样的过程是非常辛苦的。我们的学生出去采样，经过一个星期，上面的胳膊还是白色的，下面的胳膊已经晒得乌黑，变成了熊猫的胳膊，可见采样有多么辛苦、多么热。而且每次采样的时候，很多同学都会中暑，藿香正气水就成了我们实验室的标配，每次出海采样都要带着很多藿香正气水。
热浪中的生存智慧
在这么热的天气，人都受不了，潮间带贝类怎么活下来？下面这个红外的照片显示，青岛的海岸温度非常高，可以达到50多℃，甚至有的时候可以达到60℃。如果把鸡蛋放到60℃的石头上，鸡蛋过一会儿就熟了。那潮间带的贝类怎么能活下来，又有什么样的策略活下来呢？
其实，潮间带的贝类有很多的方式活下来，比如很小的滨螺，像绿豆大小，我们把它叫作塔结节滨螺。我们发现，塔结节滨螺会从一个爬到另一个身上，再从一个又爬到另一个身上，最高能达到5层。
看右边的红外照片会发现，下面的温度更高一些、更红一点，越到上面更蓝、温度更低。下面的这个滨螺属于牺牲自己一个，幸福了全家人。它就一个螺忍受着高温，从而使整个群体能够活下来。
那下面的滨螺是不是总是在下面呢？其实不是的。这种关系是一个随机的关系，今天你有可能在下面，但是到了明天，就是我在下面，整个的过程是一个随机的过程，所以它们整个群体得以存活下来。
除了这种表面上的行为适应，生物还有一些行为学的适应。下图生物的状态很像蘑菇，这种行为叫“蘑菇行为”，就像我们人把脚翘起来一样。
▲笠贝的“蘑菇行为”
为什么会出现这种“蘑菇行为”呢？其实很好理解，如果我们光着脚走在沙滩上，会不会觉得脚很烫？所以就要不停地换脚，一会儿换一只脚，一会儿换一只脚。那么，对它们来说也是这样，当温度很高的时候，它就不得不把脚翘起来，翘起来以后就可以躲避底下的高温，而且还可以允许风从下面吹过，这样的话，风可以把热量带走。
但这种的行为其实是很危险的，因为风把热量带走的时候，同时也把水带走了。很多情况下，干燥和失水是同时存在的，它有的时候可能会因为失水而死亡，所以蘑菇行为像一把双刃剑，可以决定它死亡还是存活。
除了行为的适应，生物还会有一些生理学的适应。2006年的时候，我们去香港大学和格雷·威廉姆斯教授合作。格雷·威廉姆斯教授是一个很著名的生理生态学家，我们和他一起测贝类的心跳。
大家知道，测人的心跳是测心电图，但是测贝类的心跳比测人的心电图要难得多得多。因为贝类特别小，像绿豆一样，所以心跳非常微弱。因此，我们需要开发新的探头、新的放大器，从而能够测到心跳。
幸运的是，我们真的能够测到它的心跳，而且在很多贝类里面都得以应用。我们发现塔结节滨螺在55℃的时候，还可以保持心跳。一般的哺乳动物，只能在40℃下存活，鸟类稍微厉害一点，一般是43℃到45℃。塔结节滨螺可以把心跳维持在55℃，这也使它成为地球上最耐热的动物之一。
在55℃的情况下，很多鸡蛋都可以熟。生鸡蛋能变成熟鸡蛋的过程其实就是蛋白质的变性，那贝类、螺类怎么样使自己的蛋白质不变性呢？2007年的时候，我们去到斯坦福大学，与乔治·索梅罗教授合作，希望能解开这个世界级的谜题。
我们发现，这个螺具有非常复杂的蛋白质结构，而这个蛋白质的结构使它能够在50多℃，甚至60℃的时候保持稳定的结构和活性，从而解开了这一世界级的谜题。
▲塔结节滨螺在55℃仍能保持蛋白质结构的稳定
此外，很多贝类其实还有不同的适应策略。比如珠带拟蟹守螺和尖锥拟蟹守螺，它们在泥滩里广泛分布。我们在泥滩也做了很多的工作，团队的一个小姑娘整天就在泥潭里面摸爬滚打，浑身都是泥，所以我们给她起名叫“泥滩皇后”，翻译成英文就是Mud Queen。当然，我们现在不喊她Mud Queen了，人家现在已经是海南大学的副教授了。
我们研究发现，珠带拟蟹守螺喜欢在太阳底下晒太阳，因为它的心跳耐受能力高得多，但是尖锥拟蟹守螺由于耐受能力差，必须要藏到石头的边上。
▲左：珠带拟蟹守螺
右：尖锥拟蟹守螺
守护 “蓝色粮仓”
潮间带生物是地球上最耐热的动物类群之一，但是地球正变得越来越热，我们正在经历2000年来最快的增温，也经历了最热的十年，甚至经历了有记录以来最热的2025年的这个夏天。这样气候变化对生物会造成什么样的影响呢？
加拿大英属哥伦比亚大学的克里斯托弗·哈里教授发现，2023年的一次海洋热浪就造成加拿大的贻贝死亡超过10亿只。
▲2023年加拿大因高温大量死亡的贻贝（Christopher Harley）
还有一个非常经典的例子。20世纪30年代，Hewatt教授在美国西海岸旧金山附近做了一个断面。60年以后，Barry在同样地方再做了同样的调查。他发现在这个区域，耐热的生物增加了，而耐冷的生物减少了，代表着生物往北移动的趋势。
▲左：20世纪30年代的样线调查（Hewatt）
右：20世纪90年代的样线调查（Barry, Baxter, Sagarin & Gilman）
对于中国来说，气候变化会不会造成生物也往北移动呢？首先，我们国家的潮间带生物可以非常清楚地分为南北的两个分区。海洋是连通的，生物为什么会出现南北两个分区呢？其实是因为大江大河会带来很多的淡水，淡水改变了海洋的盐度，从而使生物不能够越过这个隔离带。我们国家就是这样，长江带来了大量的淡水，造成了南北的隔离。
但是，目前在气候变化和人类活动的影响下，很多生物正在往北迁移，比如色彩斑斓的齿纹蜒螺，目前正在不断地往北迁移。我们还发现几个个体的齿纹蜒螺，越过长江口，到了江苏以后，它已经迁移了几百公里。
▲Dong et al., 2022
很多其他生物也会向北迁移，它们的分布北界已经从长江口，慢慢地北移到了江苏沿岸，形成了新的苏北地理隔离。
▲Wang et al., 2020
在未来，红色的地方越来越多，也就是说，北方生物适宜生活的地方越来越少，所以它们只能越来越往北走。
▲Liao et al. 2021
总的来说，潮间带生物的分布过去受长江口地理隔离的影响，后来在气候变化和人类活动下，慢慢成了苏北的地理隔离，未来生物还需要不停地往北走。
▲Wang et al., 2020
生物的迁移对我们的生活会有什么样的影响呢？潮间带不仅是生物多样性丰富的区域，同时也是我们的“蓝色粮仓”。
在青岛，我们都说哈啤酒、吃蛤蜊，这里的蛤蜊指的就是菲律宾蛤仔。菲律宾蛤仔生活在潮间带，每年红岛的蛤蜊节，我们会去红岛海采蛤蜊，晚上带回家享用美味。
▲菲律宾蛤仔 Ruditapes philippinarum
这种在潮间带的养殖叫滩涂养殖。它的养殖量现在每年能够达到600万到700万吨，占我国海水养殖产量的30%，算下来我们每个人每年至少可以吃10斤。你如果吃了不够10斤，那就吃亏了。滩涂养殖里有毛蛤、文蛤、缢蛏，大家可以享受这些美味。但是，气候变化会对滩涂的养殖造成很多影响。
下面这些成堆成堆的蛤蜊，都是它死亡的壳，每年的损失可以达到上百亿元。
蛤蜊的死亡是什么原因造成的？极端的天气会不会造成蛤蜊的死亡？我们实验室为此做了大量的工作。
前两天（2025年8月），我们在上海和厦门做了调研，最终我们发现极端天气是滩涂贝类大规模死亡的元凶。
首先，整个中国的沿岸有很多地方，包括辽宁的大连、山东的青岛、福建的漳州、广东的湛江，都发现很多时候，温度超过了生物的耐受极限，最终造成生物的死亡。
▲菲律宾蛤仔养殖区环境温度（Zhang et al., 2024）
此外，在未来的气候变化下，温度越来越高，红色区域越来越多，绿色区域越来越少，所以适宜养殖菲律宾蛤仔的区域也越来越少。因此，我们必须合理规划养殖的空间。
▲左：气候变化
右：菲律宾蛤仔的适养指数（Liu et al., 2025）
幸运的是，我们在研究中发现，其实有很多个体具有更高的耐热性。因此，如果可以好好地利用这些生物和遗传资源，我们在未来的几十年里还可以继续喝啤酒、吃蛤蜊。
▲左：耐高温的蛤蜊
右：耐高温能力提高2-3℃
最后，我想说的是，潮间带孕育着非常高的生物多样性，潮间带的生物也生活在酷热的环境里。我希望大家加入到潮间带的生态学团队，一起来守护酷热的潮间带，守护我们的“蓝色粮仓”。
非常感谢大家！