夏威夷奥阿胡毛纳卢阿湾粗砂中露出的皮革泥草(Avrainvillea lacerata)叶片。信用:SA Krueger-Hadfield

海藻没有得到应有的信任和关注。它们负责我们呼吸的大部分氧气，在它们生活的栖息地中发挥着关键作用，并且在世界各地的沿海社区中具有重要的文化意义，然而对于这些看似简单的生物，我们仍有许多事情不了解。

心理学家斯泰西·克鲁格-哈德菲尔德是2023年至2024年加入威廉和玛丽的巴顿学校和VIMS的五名教师中的一员，她现在担任弗吉尼亚州瓦查普雷盖东海岸实验室(ESL)的副教授和助理主任。

在过去的一年里，她和她的同事，包括她的研究项目中的学生，在科学杂志上发表了15篇文章，涉及海藻。然而，她和她的许多藻类学家同事认为，要解开许多剩余的藻类秘密，他们的领域必须克服一些根本性的挑战。

去年夏天，克鲁格-哈德菲尔德应邀与其他弗吉尼亚州的心理学家一起参加了一个研讨会，重点是联网和推进他们的领域。在乔治·梅森的波托马克环境研究和教育中心进行的这些初步讨论，产生了在《藻学杂志》上发表了一篇观点论文，概述了一个扩展我们对藻类的理解的路线图，题为“在一个变化的世界中整合藻学研究、教学、推广和参与的重要性”

“我们在藻类生物学和生态学方面的知识有很多重要的空白。藻类本身是定义最差的生物群体之一，其代表遍布整个生命之树，”克鲁格-哈德菲尔德说，他与同事们一起在论文中担任高级通讯作者，包括来自乔治梅森大学的研讨会组织者罗莎琳娜·斯坦切娃·克里斯托娃。

“例如，我们将动物归为一类，将蘑菇归为另一类，但动物与蘑菇的关系比某些藻类之间的关系更密切。雪上加霜的是，我们基本上被一种共同的语言所分隔，在这种语言中，术语不一定以相同的方式共享或使用，从而减缓了集体进步。”

作者强调需要采取多学科方法来应对涉及藻类和水生生态系统的全球挑战。他们关注几个要点，包括藻类在促进环境和社会解决方案方面的相关性和潜力；需要加强研究和教育之间的联系，为未来的科学家做准备；外联和教育在培养公众意识方面的重要性；通过跨学科合作解决藻类系统中的复杂问题；适应技术进步和气候变化方面迅速变化的世界；以及提高该领域影响力的可行策略，如行业合作伙伴关系、基于社区的项目和承认藻类重要性的政策框架的制定。

藻类远不止是池塘浮渣。它们有潜力在应对气候变化、生物多样性丧失、污染和其他紧迫问题方面发挥关键作用，如开发生物燃料、可生物降解的塑料替代品和可持续的食物来源。为了实现这一切，克鲁格-哈德菲尔德认为，我们需要更好地了解控制藻类繁殖的不同过程，这也可能有助于解开生命的关键之谜。

在2024年5月发表的另一篇观点论文中，克鲁格-哈德菲尔德强调了驱动有性生殖和无性生殖的机制的模糊性。她指出，大多数藻类的群体遗传学数据的缺乏令人担忧，而这些数据对于确定有性繁殖和无性繁殖的相对频率至关重要。

克鲁格-哈德菲尔德和她的同事提出的许多建议旨在建立一个知识基础，以延长未来研究人员的步伐。而像人口这样的东西遗传学研究和藻类物种的DNA条形码需要大量的投资、技术资源和理论理解，其他建议只需要该领域中的联网和集体协议。

“我们看不到藻类繁殖，所以我们需要用群体遗传学来弄清楚基因是如何代代相传的，并探索繁殖模式和适应环境的方式环境因素克鲁格-哈德菲尔德说道如果不齐心协力收集这些数据，我们将很难预测气候变化对藻类的影响，或开发基于藻类的社会问题解决方案。"

事实上，藻类表现出多种多样的繁殖模式，这可以促进或潜在地阻碍它们适应和进化以应对环境变化的能力。虽然许多人认为有性生殖能增强基因多样性，但事实并非总是如此。同样，破碎和其他无性繁殖方式可能有利于新栖息地的快速定居。

克鲁格-哈德菲尔德和她的同事发表的一项研究证明了这种生殖适应性，该研究调查了夏威夷奥阿胡岛上入侵绿藻Avrainvillea lacerata或皮革泥藻的传播情况。研究人员，包括她实验室中的一名MS学生作为第一作者，证明了A. lacerata主要通过营养生长传播。这与一些开花植物不同，在这些植物中，个体继续横向扩散，变得越来越大。先前的野外观察表明这种情况正在发生，这得到了群体遗传分析的支持。然而，科学家们也发现了多组染色体或多倍体的证据。这使群体遗传分析变得复杂，但多倍体可以在没有有性生殖的情况下促进环境耐受性和遗传弹性。

克鲁格-哈德菲尔德说:“通过识别这些特征，环境管理者可以制定策略，帮助限制皮革泥草等入侵物种的传播。”“例如，我们会见了Malama Maunalua——一个基于社区的非营利组织——的成员，他们正在努力恢复我们在奥阿湖采集皮革泥草样本的Maunalua湾。我们分享了我们的结果，这可能会影响他们如何清除这种藻类，因为它有能力通过分裂传播。”

克鲁格-哈德菲尔德指出:“由于统称为藻类的生物种类繁多，我们在语言和行话方面存在问题，这使得很难将一个领域的发现应用到另一个领域，”他在回顾现有文献时，借助于制定一个流程图，其中包含与藻类繁殖相关的术语的同义词。

“我们只要走到一起，就我们可以为我们的领域增加结构以更好地促进信息共享的方式达成一致，就会受益匪浅。”

克鲁格-哈德菲尔德还强调，需要让学生参与有意义的研究体验，展示藻类在各种生态系统中的重要性。这种方法在三项研究(1，2，3)中得到证明，这些研究记录了在美国东部和五大湖的河流和溪流中发现的淡水红藻的分布情况。这项研究由克鲁格-哈德菲尔德和她以前所在的阿拉巴马大学伯明翰分校的学生进行，首次记录了这些藻类的群体遗传学，这些遗传学可以作为监测污染物的重要指标。

“藻类是水生环境中的重要组成部分，对人类和社区都有好处。克鲁格-哈德菲尔德说:“学生在促进这项研究和以相关方式吸引公众方面发挥着重要作用。

克鲁格-哈德菲尔德将她的教育重点转移到了巴滕海岸与海洋科学学院，在那里她继续寻找方法让所有层次的学生都参与进来。现在，该校最受欢迎的本科生海洋科学领域课程之一包含了一个藻类学部分，她还在与学术管理人员讨论在ESL扩大藻类学课程的可能性。展望未来，克鲁格-哈德菲尔德的实验室正计划对从大西洋中部一直到南极半岛的藻类植物群进行研究。

“巴滕学院& VIMS分校特别关注沿海和海洋生态系统，其中藻类是重要的组成部分。克鲁格-哈德菲尔德说:“有了强大的慈善支持，以及对学术和全球影响的日益关注，我对未来做出重要科学贡献的机会持乐观态度，同时指导新一代科学家，帮助释放藻类的真正潜力。”。