牡蛎礁的天然结构最有利于幼体存活

栖息地结构复杂性——即栖息地空间的结构——是地球生态系统中物种丰度和生物多样性的关键驱动因素。高度复杂的三维栖息地通常比简单的平面栖息地能支持更多生物个体，因为生物数量与面积相关，而表面积会随栖息地复杂性增加而增大。此外，栖息地结构复杂性还能为物种带来面积增加之外的好处，比如调节生物和非生物压力。例如，在潮间带，结构复杂的区域能形成阴凉的微环境，保护生物免受低潮时的高温胁迫和捕食威胁。通过调节这些相互作用，复杂的栖息地能让物种在原本不适宜生存的地方安家并繁衍。

许多地球上标志性的复杂栖息地是由“生态系统工程师”造就的。这些生物通过改造周围的生物或非生物材料，改变资源和栖息地的可用性。在海洋中，捕食者等消费者的活动对种群动态影响很大，而复杂的栖息地结构能通过削弱捕食者与猎物的相互作用来提供保护。像牡蛎这样的造礁生物，其幼体不断附着生长，会形成由活牡蛎和死亡壳体构成的复杂礁体，为新幼体提供附着基质和庇护所。但过去由于难以精确测量栖息地结构，人们对礁体结构与生态过程的关系了解有限。

本研究以悉尼岩牡蛎为对象，探究其礁体结构是否能通过减轻捕食来最大化幼体存活率。研究聚焦两个几何指标：分形维数（描述礁体表面在空间中的填充和折叠程度）和高度范围（与平面面积共同决定礁体占据的三维空间）。研究者设计了16种人工栖息地，涵盖自然牡蛎礁的分形维数和高度范围，并在三个河口部署了480个样本，一半用笼子隔离捕食者。

结果显示，在无捕食者（笼养）情况下，牡蛎数量随表面积增加而增多；但在有捕食者（非笼养）时，数量呈“驼峰形”变化，说明结构复杂性不仅通过面积影响数量，还通过调节捕食起作用。分形维数和高度范围共同影响捕食压力：低复杂性时，笼子能显著提高幼体密度；高复杂性时，因栖息地分隔形成更多安全微环境，笼子的作用减弱。

进一步分析发现，自然牡蛎礁的分形维数和高度范围组合，恰好落在实验中幼体密度最高的前10%区间，证实牡蛎礁的结构能通过减少捕食最大化幼体存活。这为牡蛎礁修复提供了关键启示：目前全球牡蛎礁已消失85%以上，修复常因基质结构简单失败。研究建议修复时应结合分形维数（最佳2.41）和高度范围（最佳7.96厘米）设计基质，这比单纯追求最大复杂性更有效。

总之，本研究揭示了牡蛎礁自然结构通过三维工程最大化幼体存活的机制，强调修复不仅要保护面积，更要恢复栖息地的自然结构。这一方法为全球生物栖息地修复提供了向自然学习的范本。