在佐治亞州海岸線的中途，薩佩洛島被超過4,000英畝的鹽沼環繞，廣闊的茂盛草地在寒冷的月份裡閃耀著金色。但是這個美麗的屏障島嶼正在經歷氣候變化的一些最嚴峻的影響：海水入侵、強烈的風暴和洪水。
科學家們注意到，在過去的幾年裡，島上發生了一些更微妙和不尋常的事情。一種曾經不顯眼的穴居蟹突然消滅了大片沼澤鹼草，這種植物固定了南部大部分沿海沼澤地，並保護著脆弱的物種。這種微小的紫色沼澤蟹，Sesarma reticulatum，似乎正在重塑——並分裂——該島的沼澤。
耶魯大學碳封存實驗室的生態學家和專案主管西內德·克羅蒂使用航空影像記錄了螃蟹對美國東南部海岸沼澤地的影響。為了調查變化的原因，克羅蒂和她的同事將航空影像分析與歷史潮汐資料和海平面上升的數值模型相結合。
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這些潮汐小溪正在因紫色沼澤蟹而擴張。圖片來源：Sinead Crotty
他們的研究結果發表在美國國家科學院院刊上，表明螃蟹透過吞食潮汐小溪源頭的鹼草，正在改變鹽沼對海平面上升的反應。研究人員表示，氣候變化導致的水位上升軟化了沼澤土壤，為螃蟹創造了最佳的穴居條件。然後，螃蟹活動增加導致更長更寬的小溪，將沼澤排入海洋。多年來，這個過程將沼澤從連續的草原轉變為被螃蟹啃食的小溪分割的斑塊。
這一發現挑戰了長期以來的正規化，即只有水流、沉積物、植物和人類活動——而不是動物——塑造鹽沼對海平面上升的反應。研究人員表示，這種螃蟹可能是第一個被確定為關鍵物種的生物，關鍵物種是指由於氣候變化，在其生態系統中具有不成比例的重要性和影響力的生物。這不太可能是最後一個。
克羅蒂說，令人難以置信的是，“這種非常小的生物，直徑只有一兩英寸，竟然可以改變像整個沼澤景觀這樣大的東西，從谷歌地球影像上就可以看到。”
佐治亞州海岸的科學家們已經知道Sesarma螃蟹正在透過啃食鹼草來擴大潮汐小溪，薩佩洛島佐治亞大學海洋研究所主任梅里爾·阿爾伯說。但這項新工作表明，螃蟹的行為可能會加速沼澤長期以來因海平面上升而造成的損失。“這表明我們的沼澤可能比我們想象的更脆弱，”她說。阿爾伯沒有直接參與這項研究，但該研究所為研究團隊提供了後勤支援。
克羅蒂最初是在與合著者馬克·伯特尼斯在布朗大學的實驗室擔任本科生時遇到Sesarma的。2011年，伯特尼斯的團隊發現螃蟹是科德角突然發生的沼澤死亡事件的幕後黑手，此前過度捕撈減少了條紋鱸魚等捕食者的數量。更南方的沼澤土壤以前太硬，螃蟹無法獲得顯著的爪子抓力，克羅蒂和她的同事想知道海平面上升是否會使土壤變軟。
該團隊分析了潮汐資料，發現南方沼澤現在每天被淹沒的時間比1990年代長達一個小時。研究人員表示，這個過程確實軟化了土壤，幫助穴居蟹茁壯成長。美國東南部海岸的航空照片表明，從1990年代到2010年代後期，Sesarma啃食的沼澤小溪的數量平均增加了兩倍半。在研究區域，該團隊發現，螃蟹啃食的小溪的快速擴張使沼澤的排水量增加了高達35％。
透過消滅鹼草，螃蟹還破壞了對生態至關重要的動物（包括蝸牛和其他軟體動物）的保護性覆蓋物。研究人員透過將蝸牛和貽貝拴在被啃食和未被啃食的小溪附近的釣魚線上，檢查了薩佩洛島的捕食水平。克羅蒂說，他們發現這種覆蓋物的喪失會使小型無脊椎動物——它們為具有商業重要性的物種（如藍蟹和紅魚）提供食物——更容易受到捕食者瘋狂覓食的影響，從而可能破壞整個生態系統。
佛羅里達大學的生態學家和該研究的首席研究員克里斯汀·安吉利尼說，人類活動正在重置哪些物種對生態系統行為具有最大的影響。她觀察到，由於過度捕撈和氣候變化，紫色沼澤蟹正在“到處肆虐”。
氣候變化為幾種物種提供了危險的優勢。海洋變暖和酸化使海膽等捕食者更容易啃食珊瑚。本地植物正在輸給能夠隨著天氣變暖而更早開花的外來品種。加勒比海地區更高的溫度可能有助於破壞珊瑚礁的入侵獅子魚擴大其活動範圍。但是，科學家們以前沒有記錄到這些生物像紫色沼澤蟹那樣對生態系統的功能（從其實際形狀到捕食者和獵物之間的相互作用）產生如此大的影響。
弗吉尼亞大學的生態學家琳達·布魯姆說：“我沒有理由懷疑氣候變化會改變物種的相互作用，從而出現新的關鍵物種。”她沒有參與這項研究。但是，她補充說，該團隊關於海平面上升透過軟化沼澤土壤創造新的螃蟹棲息地的結論建立在“大量間接證據”之上。她建議應該透過實地實驗來測試螃蟹自身的活動是否會促進更容易的穴居。
現在，研究人員正在調查薩佩洛島的Sesarma螃蟹活動增加可能如何將埋藏的碳暴露在空氣中，以及螃蟹是否透過在體內積累這些化學物質來提高附近超級基金場地的汙染物濃度。
安吉利尼說，還需要做更多的工作來了解螃蟹是否正在影響海水內陸移動的速度：“我們不知道這是否是最終導致沼澤淹沒的第一步，或者沼澤是否會保持穩定並在這種破碎的狀態下持續數十年。”