2014 年在阿留申群島周圍潛水時，海洋生態學家道格·拉舍（Doug Rasher）幾乎沒有看到幾十年前他必須穿過的茂盛綠色海帶森林的跡象。“感覺就像一座鬼城，”非營利組織比格羅海洋科學實驗室的研究員拉舍說。 詭異的氣氛不止於此：在一次乘船旅行中，拉舍的一位同事指著一個海灣，那裡他在 20 世紀 70 年代看到數百隻海獺在寒冷的水中嬉戲。 現在只剩下少數幾隻。
這兩個損失是相互關聯的。 隨著海獺數量的下降（科學家仍在努力瞭解原因），它們最喜歡的獵物——海膽——數量激增。 拉舍和他的同事最近在《科學》雜誌上報道說，這些貪婪的棘皮動物不僅將海帶夷為平地，而且還在撕裂和吞噬海藻生長其上的巨大、緩慢形成的石灰岩礁石。 海洋溫度升高和酸化加劇了破壞。
恢復海獺種群可以控制海膽並幫助保護更大的生態系統，生態學家越來越有興趣更廣泛地應用這一想法。 “我們的研究……強調了自然界中營養級聯的力量，以及大型捕食者在短期內緩解氣候變化某些影響的潛力，”拉舍及其合著者寫道。 （“營養級聯”指的是從生態系統中移除一種生物的複合效應。）拉舍和其他科學家表示，許多物種的氣候影響研究並未充分承認這種生態系統的複雜性作為一個因素。 納入它將更清楚地瞭解溫暖的未來將帶來什麼。“我認為我們都開始意識到物種喪失與氣候變化之間將存在許多協同作用，”加州大學聖巴巴拉分校的生態學家希拉里·揚（Hillary Young）說，她沒有參與這項新研究。“因此，在沒有氣候變化的情況下物種喪失所期望發生的事情，與在存在氣候變化的情況下物種喪失所發生的事情不同……而這篇論文是展示這種相互作用的聖盃。”
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。 透過購買訂閱，您可以幫助確保未來關於塑造當今世界的發現和想法的有影響力的故事。
恢復捕食者以減緩氣候變暖影響的想法已經在生態學領域醞釀了幾十年。 15 年前，現在在加州大學聖克魯茲分校的野生動物生態學家克里斯托弗·威爾默斯（Christopher Wilmers）發表了研究報告，探討了黃石國家公園較溫暖的冬天意味著更少的麋鹿在深雪中掙扎並死亡。 結果是，公園裡許多食腐動物（例如灰熊和烏鴉）在初冬的腐肉減少，而死亡的麋鹿在相對嚴酷的冬季結束時聚集在一起。 然而，在 1995 年重新引入狼之後，它們成為麋鹿死亡的主要原因，並創造了穩定的腐肉供應，幫助其他動物度過寒冷的月份。“狼提供了這種時間上的補貼，它們為食腐動物提供了食物，這些食腐動物在一年中的某個時間會過多，而在另一個時間會不足，從而使其變得平穩，”追蹤黃石公園狼群四年之久的威爾默斯說。
由C. nereostratum經過幾個世紀到幾千年緩慢建造的巨大珊瑚礁現在由於食草動物的過度放牧而迅速侵蝕。 由於捕食者喪失和氣候變化的綜合間接影響，近年來放牧明顯加劇。 圖片來源：J. 託莫萊奧尼 USGS
萊斯大學的生態學家沃爾克·魯道夫（Volker Rudolf）也發現，捕食者可以改變氣候變化的影響。 在 2018 年的一項研究中，他考慮了池塘捕食者（蜻蜓幼蟲）及其食草性獵物（灰樹蛙和綠蛙的蝌蚪）之間的相互作用是如何在氣溫升高的情況下發生變化的。
魯道夫建立了四個具有當前溫度池塘水的棲息地和四個具有加熱池塘水的棲息地。 他飼養了一些按物種分離的蝌蚪、一些混合物種的蝌蚪，以及另一些混合物種和蜻蜓幼蟲的蝌蚪。 當一個物種獨自存在時，在加熱的水中具有較低的存活率——但是當暴露於競爭或捕食時，加熱和未加熱池塘之間的存活率幾乎相等。 魯道夫說，可能是較溫暖的條件減緩了幼蟲的新陳代謝，促使捕食者減少捕食。 或者，蝌蚪在較溫暖的水中可能生長得如此之快，以至於幼蟲更難捕捉到它們。“你可能會因為熱的直接影響而降低存活率，”他說，“但是捕食和競爭[引起的變化]可以彌補這些直接的損失。 這可以稍微緩衝一下。”
魯道夫、威爾默斯和拉舍都表示，他們的工作表明，未來的氣候變化研究需要更有效地考慮生態系統的複雜性。 例如，許多科學家研究了氣候變化將如何影響海洋生物的效能和生存。 然而，他們大多是透過將單一物種暴露在較溫暖的溫度和/或較高的酸度下並記錄其反應來進行研究的。 如果忽略物種存在的群落，這種工作很有價值，但會錯過全域性。“我們所瞭解的關於生態學的一切都是，隨著事物變得越來越複雜，它們會發生變化，”魯道夫說。科羅拉多大學博爾德分校的生態學家勞拉·迪（Laura Dee）即將發表的一篇論文也呼應了這一觀點，她指出了氣溫升高可能對一個物種產生的許多間接影響。 這些影響包括增加或減少獵物、改變競爭能力、改變攝食率和改變營養級聯。
例如，就阿留申群島的珊瑚礁而言，如果科學家只是在實驗室中將活的珊瑚礁樣本暴露在較溫暖和更酸性的水中，他們可能會錯誤地得出結論，認為珊瑚礁沒有太大的危險，因為這些影響僅會稍微軟化它們的骨骼。 但是，由於研究人員還在水箱中加入了海膽，他們意識到這兩種力量是如何相互作用的：隨著溫度升高和酸度增加，海膽的放牧顯著增加，將系統推向了“臨界點”之外，拉舍說。
2017 年，他的團隊重新調查了整個阿留申群島的珊瑚礁狀況，發現一些珊瑚礁在短短三年內急劇縮小。 大面積存在了幾個世紀或幾千年的區域正在崩潰和漂白，這表明海膽最近殺死了它們。 這種破壞突顯了透過讓水獺返回來恢復生態系統平衡的緊迫性。 類似的情況可能也適用於全球的其他生態系統。 科學家仍然需要了解水獺消失背後的原因，但拉舍對此充滿希望。“讓水獺回來將帶來許多生態效益，”他說，“並且也可以為我們爭取時間，以採取行動控制碳排放。”