加州科学院的研究人员揭示了已灭绝的斯特勒海牛如何塑造了海带森林

数百万年来，斯特勒海牛，一种四吨重的海洋哺乳动物和海牛的亲戚，通过吃上层海带的大量叶子，塑造了北美太平洋沿岸的海带森林，从而使光线能够刺激下层的生产力。在今天发表在《生态学和进化学前沿》上的一篇论文中，来自科学院的研究人员对这一现象进行了分析。 加州科学院作为学院 "繁荣的加利福尼亚 "计划的一部分，研究人员揭示了历史上的海带森林在有这种海洋巨型食草动物的情况下可能是什么样子，由于过度捕猎，这种动物在1700年代首次与欧洲人相遇后仅27年就灭绝了，并建议海带森林保护工作如何能考虑到它的缺席。

"海带林是高生产力的生态系统。它们作为风暴缓冲区，对渔业具有重要的经济意义，是无数海洋生物的家园，但它们在整个太平洋地区却在急剧下降，"研究报告的作者、科学院地质学和无脊椎动物学馆馆长彼得-罗普纳林博士说。 Peter Roopnarine博士说。"当海带森林在数百万年前进化时，有像斯特勒海牛这样的大型海洋食草动物，现在已经灭绝了。因此，当谈到是什么导致了它们的广泛衰退时，可能有一个我们所遗漏的主要组成部分"。

这种根据最近的历史来评估现代生态系统状况的倾向被称为基线转移综合症，它可以掩盖一个生态系统在更长时间内的存在方式。

"我们已经在野火管理等方面看到了这种思维的后果，"Roopnarine说。"在短期内，野火被看作是需要抑制的东西，因为它们给森林生态系统带来了损害。但最近我们了解到，从长远来看，野火是这些系统的一个自然组成部分，可以导致更健康、更有弹性的森林。"

解决基线变化的新方法

在这篇论文中，研究人员提出并倡导一种新的评估生态系统整体健康状况的方法，以避免转移基线综合症的陷阱，称为过去-现在-未来(PPF)方法。

研究人员说，相对于根据生态系统的现状进行评估，PPF方法将来自博物馆标本和化石记录的历史证据线与土著传统生态知识和现代科学数据相结合，可以导致更准确地描绘自然系统的数学模型。重要的是，这些模型随后可以被操作，以实现更有效的保护。

"今天，我们被严重退化的生态系统所包围，这些地方在仅仅一个世纪前是非常健康的，更不用说一千年或更长时间了，"研究报告的作者和学院执行主任说。 斯科特-桑普森博士说。"越来越多的这些生态系统现在正处于崩溃的危险之中，即使我们保护它们。因此，如果我们要帮助指导一个特定的地方走向繁荣的未来，我们不仅要了解它目前的健康状态，还要了解过去的状态，然后将这些见解应用于经过计算的再生性干预措施。这种过去-现在-未来的保护方法有可能是革命性的。

揭示 "海牛效应"

为了更好地了解过去的海带森林--从而有一个更好的基线来与它们今天的状态进行比较，并预测它们在未来可能发生的变化，研究人员利用历史和现代数据建立了一个数学模型，模拟生态系统在不同情况下可能做出的反应。

首先，研究人员输入了生态系统中不同角色对海带森林的影响，例如海胆对海带的捕食或海獭对海胆的捕食。然后将该模型与预先存在的海带森林的数据进行比较，以确保它再现了生态系统在现实生活中的运作方式。

一旦研究人员完善了该模型，他们就能够通过将斯特勒海牛加入模型并观察生态系统随着时间的推移是如何反应的，来探索斯特勒海牛是如何影响海带森林的。

"更重要和令人惊讶的发现之一是，包括斯特勒海牛导致了完全不同类型的海带森林，"研究作者、学院和内华达大学拉斯维加斯分校的博士后研究人员Roxanne Banker博士说。"海牛的存在和对上层树冠的捕食将导致海带和藻类之间更多的平衡，因为更多的阳光将到达海底，而不是以海带为主，这就是我们认为的现代森林。"

班克补充说，当反思海带森林的现状时，这一发现具有特别的意义，海带森林严重退化的部分原因是海胆的过度掠夺。"她说："海藻将为海胆提供额外的食物来源，可能会减少它们对海带的影响。

该研究还表明，当海牛存在时，海带林作为一个整体往往更具有弹性。即使在不利的条件下，如海洋变暖或疾病爆发，海带森林可能不太可能过渡到今天经常看到的以海胆为主的荒芜状态，而且当它们出现时，它们更快恢复到森林状态。这种效应被研究人员称为 "海牛效应"，为当前的海带保护工作提供了可操作性的见解。

"Roopnarine说："如果我们的模型通过在试验地的实验得到进一步验证，它可以让我们通过模拟不同干预措施的功效，为海带森林建立更多的弹性。"例如，有选择地收割海带树冠的上部叶片，以重塑因斯特勒海牛而失去的作用。"