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保护食物网中的冗余有助于确保生态恢复力

2014年,一种流行病在美国西海岸蔓延,但是除非您在水下,否则您可能没有注意到。

在异常高的海洋温度的刺激下,海星消瘦病肆虐了从阿拉斯加到墨西哥的这些棘皮动物。这种病情仍未完全弄清,它消灭了一个重要的海洋掠食者向日葵之星。葵花籽星是海胆的一个特别重要的捕食者,由于海星的消失,被捕食的海胆成倍增加,并向大片海带森林中扔掉了废物。但是,棘手的祸害似乎已经避开了一些地区,特别是那些发生了多种海胆掠食者的地区,特别是在海洋保护区内。

保护食物网中的冗余有助于确保生态恢复力

由加州大学圣塔芭芭拉分校最近的毕业生杰克·埃萨吉尔(Jake Eisaguirre)领导的一组海洋生物学家,研究了哪些因素阻止海胆在西海峡群岛的海洋保护区受到检查。他们发现,海胆掠食者的冗余以及对它们的保护似乎是负责任的。研究结果为管理生态系统以增强抵御能力的战略提供了新的视角,并突出了海洋保护区收益不足的问题。该研究发表在《生态》杂志上。

该大学的海洋科学研究院(MSI)的研究生物学家詹妮弗·凯斯勒(Jennifer Caselle)说:“这种海星消瘦疾病是非常有影响力的,而且是迅速发生的事件。”该研究的合著者之一。“我们有丰富的海洋明星在我们的岛礁,并在一年之内,我们没有星辰大海。” 自2014年以来,研究人员再也没有见过一颗向日葵之星。

向日葵之星的消失在整个海带森林食物网中蔓延,被科学家称为营养级联。研究小组的研究表明,即使是几个向日葵星也可以有效地控制该地区的海胆种群,因此,如果没有它们,种群就会爆炸,加利福尼亚州的许多地方海带森林变成了荒芜的荒地。

不幸的是,海带森林变成顽皮的荒野要比回到原始状态容易。主要作者艾萨吉尔(Eisaguirre)说:“有反馈意见阻止它向后移动。” “其中之一可能是'顽童荒野'上大量的顽童饿死了,没有为掠食者提供营养,所以没有人想吃它们。”

令人困惑的绿洲

尽管在某些地区,尤其是在北加利福尼亚,海胆修剪了大片海带,但研究人员注意到海峡群岛附近海洋保护区的海带仍然相对健康。他们怀疑这可能与该地区的海胆其他两个捕食者有关:加利福尼亚羊头和加利福尼亚大螯虾。

这两个物种主要发生在南加州,并且都被大量捕捞。研究合著者凯蒂·戴维斯(Katie Davis)表示:“我们认为,对其他捕食者的保护,即使它们在海峡西部不是很丰富,也可能有助于弥补葵花星的损失。”在MSI。

海峡群岛周围海洋保护区的错落有致的布局为测试海洋保护区对海胆掠食者以及海胆本身的影响提供了理想的设置。毗邻地区几乎是相同的,只是它们对捕鱼开放或封闭。此外,该研究小组在一项长期的生态项目“沿海海洋跨学科研究合作伙伴关系”(PISCO)下,已经在该地区收集了20多年的数据。

研究小组研究了海星浪费疾病发作前后数年的数据,研究了海胆捕食者的组合如何变化。他们使用统计模型来调查不同变量(例如三个捕食者的大小和丰度,不同地点的保护状态和海面温度)如何影响海胆种群。这些模型表明,不仅数量丰富,而且系统中其余捕食者的大小也很重要。

多样性和冗余

在疾病发作之前,大量的向日葵星对海胆种群有最明显的影响。但是,暴发后,海胆数量的最佳预测指标是其余捕食者的数量和大小。而且,通过对多个地点进行比较,研究人员发现,保护区内的天敌更加丰富,规模更大。

科学家得出的结论是,海洋保护区使捕食者摆脱了捕捞压力,因此它们能够有效地填补葵花星死亡后留下的空缺。在保护区之外,捕食者较小且数量较少,因此它们无法弥补海星的损失。这是最早的一项研究,表明海洋保护区可以通过确保对关键物种功能的保护来赋予生态系统弹性。

Caselle解释说:“当您有多个不同的物种都执行相似的功能时,如果其中一个发生灾难性事件,那么这些功能仍然可以保持。” 在这种情况下,功能是掠夺性的,但该概念适用范围更广。

北加利福尼亚州的情况支持该小组的结论。旧金山以北的海洋对羊头和龙虾来说太冷了,在中央海岸上建立良好的水獭无法在海湾北部立足。结果,一旦葵花星消失,海胆种群就变得相对不受限制。自那以后,多刺的部落就使北加州和西北太平洋的海带森林灭绝了。

科学家们还发现,捕食者的大小有很大的不同,特别是对于羊头。卡塞勒说:“令我们最惊讶的是,即使羊头大小的很小差异也导致了他们可以吃多少只顽童的巨大差异。” 这是因为大鱼的嘴大,会裂开更大的海胆。

海洋保护区最常见的影响之一就是鱼长大了,变得越来越多。许多研究表明,由于较大的鱼比较小的鱼释放更多的卵,因此提高了繁殖率。但是,这项研究是第一个强调另一种未被充分认识的效果的动物:较大的鱼类还能够更好地控制海胆,吃更多的海胆,以及更大,更肥沃的个体。

Caselle补充说:“这很重要,因为即使捕捞压力的微小差异也会导致羊头的尺寸等级差异。”

“我们现在正进入一种状况,资源管理者和资源使用者正在就海带森林的积极恢复和其他因气候变化而改变的生境进行认真的对话。如果我们希望海带森林保持其功能及其功能,恢复可能是唯一的选择。多样性。”她继续说道。幸运的是,这些发现表明,通过保护提供关键功能的多种物种并认识到冗余很重要,我们也许能够管理生态系统以适应环境变化。

将来,该团队希望调查工作中的反馈周期,特别是涉及羊头的反馈周期,以期如何利用这些见解来恢复生态系统。他们还将继续进行长期监测,重点是了解海洋保护区的有效性以及它们如何赋予气候变化适应力。

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