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海獺吃海膽，海膽吃海帶。當有海獺存在時，沿海海帶森林保持健康的平衡。但是，當1990年代的皮毛貿易消滅了阿留申群島的海獺時，海膽瘋狂生長，吞噬海帶，海帶森林崩潰，以及依賴海帶的一切也隨之崩潰。魚類數量下降。以魚為食的白頭鷹改變了它們的食物習慣。海帶供應減少吸收的二氧化碳，導致大氣中的二氧化碳增加。
根據週四線上出版的《科學》雜誌上發表的一篇文章，位於食物鏈頂端的動物至關重要，它的消失對其生態系統的結構和功能產生了巨大而複雜的影響。
生態系統頂級掠食者的存在或消失與食物鏈中的激增和崩潰有關，這並不是什麼新鮮事。該現象的術語是“營養級聯”，它已應用於沿海海獺，以及黃石公園的灰狼和錫安國家公園的美洲獅，僅舉幾例。
但是，論文作者表示，新穎之處在於，這種情況在所有生態系統中普遍存在。“我們在陸地上看到它，我們在水裡看到它，我們在高緯度地區看到它，我們在低緯度地區看到它，”加州大學聖克魯茲分校海洋科學研究所的研究科學家，也是該論文的第一作者詹姆斯·埃斯特斯說。“我們沒有在任何地方看不到它。”
該論文稱，生態系統是圍繞“相互作用網”建立的，其中每個物種都可以影響許多其他物種。而且，在物種消失之前，無法完全瞭解頂級掠食者消失的全部影響，但一旦消失，它的缺失可能會對水質，空氣質量，疾病模式和火災產生深遠的影響。
論文中引用的例子包括：牛瘟疫情摧毀了塞倫蓋蒂的牛羚種群，導致木本植物的生長，從而導致更頻繁的野火。非洲的獅子和豹子的數量減少與橄欖狒狒行為的變化相對應，導致它們與人類食物和農場有更多的互動，並且很可能導致腸道寄生蟲的增加。
這篇文章是對20多位科學家的工作的綜合，也是2008年在佛羅里達州傑克遜維爾附近的白橡樹種植園舉行的研討會的成果，旨在研究全球系統中大型掠食者的影響。“在研討會結束時，我們都圍坐在一起，並且有一種壓倒性的感覺，即這裡確實有一個資訊需要整合併發布出去，”埃斯特斯說。“令人沮喪的是，我們的一些同事沒有意識到大型消費者（即頂級掠食者）的重要性。因此，我們說，‘讓我們從世界各地召集一群可靠的人，主要是曾在各種全球生態系統中工作的高階人員，看看他們可能有哪些共識’。”
該團隊包括研究北美、南美、非洲和歐洲森林、海洋和淡水生態系統的理論家和科學家。
懷俄明大學的教授馬修·考夫曼（Matthew Kauffman）說：“它沒有報道任何新發現，但我認為它的價值在於它是對既有研究的綜合，”他沒有參與這項研究。“它向我們展示了許多不同生態系統中大型掠食者和大型食草動物的自上而下的影響，並以許多不同的方式運作。它使我們能夠看到在生態系統中擁有頂級掠食者的全部價值。”
俄勒岡州立大學林業學教授兼該研究的合著者威廉·裡普爾（William Ripple）研究了黃石公園灰狼的消失和重新引入，以及這些事件對周圍動植物的影響。“我們對樹木進行了取芯，數了樹的年輪，發現自從狼被殺光後，白楊樹就停止了再生，”他說。透過聯絡這些點，他的團隊提出了一個假設：白楊樹的生長與狼有關。如果沒有狼作為掠食者，麋鹿的數量就會繁榮，吃掉幼苗並消滅許多幼小的白楊樹。
自從狼被重新引入黃石公園以來，一些白楊樹、楊樹和柳樹似乎正在重新生長。裡普爾認為，這是因為當有狼存在時，數量減少且更加膽怯的麋鹿正在減少幼苗的食用，從而促進了更多的樹木生長。
裡普爾說，它並不僅限於植物。植物的復甦與更多的昆蟲，鳥類和海狸有關。海狸築壩堵塞小溪並形成池塘，從而改變了溪流生態和魚類棲息地。
科學家們對這些機制並不完全認同。例如，考夫曼的研究發現，自從狼回來後，麋鹿的行為並沒有發生顯著變化。他說，對新樹木生長更重要的是，狼透過捕食直接減少了麋鹿的數量。
但是大多數科學家都同意，頂級掠食者的存在或缺失的影響是深遠的。“這是直觀的，這是非常明顯的，但是沒有人願意談論它，”斯克裡普斯海洋學研究所的海洋生態學教授保羅·代頓（Paul Dayton）說，他不是該研究的一部分。“像我這樣的人會就此發表演講，並揮舞著胳膊。”“但是我從未見過所有這些生態系統和相同模式合併到一篇論文中。”
埃斯特斯說，需要“徹底反思”管理決策的制定方式。”
代頓的希望是，這項研究將促使土地管理者和自然資源保護主義者關注物種相互作用，而不是滅絕。“現在，我們透過《瀕危物種法案》進行管理，”他說。“而且，這是一種管理生態系統的可怕方式。我們不是在管理它們，而是在試圖在動物園裡儲存小的碎片。我們需要做的是管理這些互動。”
本文經 PBS 新聞一小時許可轉載。它於2011 年 7 月 14 日首次釋出。