捕食者多余

2014年，一种大规模的流行病席卷了美国西海岸，但你可能没有注意到，除非你在水下。

由于海洋温度异常炎热，海星损耗病肆虐了从阿拉斯加到墨西哥的这些棘皮动物。这种情况还没有完全弄清楚，它消灭了一种重要的海洋捕食者——向日葵星。向日葵星是海胆的一个特别重要的捕食者，自从海星消失后，它捕食的海胆大量繁殖，并破坏了大片的海带森林。然而，这种多刺的灾祸似乎使一些地区得以幸免，特别是那些有多种海胆捕食者的地区，特别是在海洋保护区内。

由加州大学圣巴巴拉分校(UC Santa Barbara)应届毕业生杰克•艾萨圭尔(Jake Eisaguirre)领导的一个海洋生物学家团队，对西海峡群岛(western Channel Islands)海洋保护区中控制海胆的因素进行了调查。他们发现，海胆捕食者的冗余，以及对他们的保护，似乎是负责任的。这些结果为管理生态系统的恢复力和突出海洋保护区未得到充分重视的利益的战略提供了新的观点。这项研究发表在《生态学》杂志上。

“这种海星消耗病是一种非常有影响力的快速事件，”该大学海洋科学研究所(MSI)的研究生物学家珍妮弗·卡塞勒(Jennifer Caselle)说。“我们的珊瑚礁上有很多海星，但不到一年，我们就没有海星了。自2014年以来，研究人员没有发现过一颗向日葵。

太阳花星的消失在整个海带森林食物链中形成了科学家们所说的营养级联。研究小组的研究表明，即使是几颗向日葵星也能有效地控制一个地区的海胆数量，因此，如果没有它们，海胆数量就会激增，加州的许多地方的海带森林就会变成荒地。

不幸的是，海带森林更容易变成海胆的不毛之地，而不是恢复到原来的状态。该研究的第一作者Eisaguirre说:“有一些反馈阻止了它的回归。”“其中之一可能是‘海胆荒原’上大量的海胆都饿死了，没有给捕食者提供任何营养，所以没有东西想要吃它们。”

令人费解的绿洲

虽然海胆在一些地区，尤其是在加利福尼亚北部，大量的海带被海胆吞噬，但研究人员注意到，在海峡群岛附近的海洋保护区，海带仍然相对健康。他们怀疑这可能与海胆在该地区的另外两种捕食者有关:加利福尼亚羊头和加利福尼亚多刺龙虾。

这两种鱼类都主要生活在南加州，而且都被大量捕捞。“我们认为，对这些其他掠食者的保护，尽管它们在海峡西部并不十分丰富，可能仍然有助于弥补向日葵之星的损失，”共同作者、MSI研究科学家凯蒂·戴维斯(Katie Davis)说。

海峡群岛周围的海洋保护区的错落有致的布局为测试海洋保护区对海胆捕食者的影响提供了一个理想的环境，因此，海胆本身也受到了影响。除了开放或禁止捕鱼之外，邻近地区几乎完全相同。更重要的是，该研究小组在沿海海洋跨学科研究伙伴关系(PISCO)这一长期生态项目下，已经在这一领域收集了20多年的数据。

研究小组观察了海星消耗病爆发前后几年的数据，研究了海胆捕食者的聚集是如何变化的。他们使用统计模型来研究不同的变量——比如三种捕食者的大小和数量，不同地点的保护状态和海面温度——是如何影响海胆数量的。这些模型表明，不仅数量多，而且系统中剩余捕食者的大小也很重要。

多样性和冗余

在发病前，向日葵星的丰度对海胆种群的影响最为显著。然而，在爆发之后，海胆数量的最佳预测指标是剩余捕食者的数量和体型。通过对一些地点的比较，研究人员发现，在保护区里，食肉动物数量更多，体型更大。

科学家们得出的结论是,海洋保护区发布了捕食者从钓鱼的压力,所以他们能够有效地填补心中的向日葵恒星死后。在保护区之外,食肉动物在哪里较小和较丰富,他们不太能够弥补损失的海星。这是最早的研究之一，表明海洋保护区可以通过确保保护关键物种的功能来赋予生态系统弹性。

“当你有多个不同的物种都在执行类似的功能时，如果其中一个发生了灾难性的事情，这些功能仍然可以保持，”Caselle解释说。在这种情况下，函数是捕食，但这个概念适用范围更广。

北加州的事态支持了该小组的结论。旧金山北部的海洋对于羊头和龙虾来说太冷了，而中部海岸的水獭却无法在海湾北部找到立足之地。因此，一旦太阳花星消失，海胆的数量就相对不受控制地增长。从那以后，这些多刺的部落大量破坏了加利福尼亚北部和太平洋西北部的海藻森林。

科学家们还发现，食肉动物的体型差异很大，尤其是对于羊头来说。卡塞勒说:“最让我们惊讶的是，即使是羊头大小的微小差异，也会导致它们能吃多少海胆的巨大差异。”这是因为大鱼有更大的嘴，可以咬开更大的海胆。

在海洋保护区，最常见的影响之一是鱼长得越来越大，数量越来越多。许多研究表明，这增加了繁殖率，因为较大的鱼比较小的鱼释放更多的蛋。然而，这项研究是第一个强调另一个被低估的效应的研究之一:大鱼也能更好地控制海胆，吃更多的海胆，以及更大的，更有生育能力的个体。

“这很重要，因为即使是捕捞压力的微小差异，也会导致羊头的大小等级差异，”Caselle补充说。

“我们现在面临的情况是，资源管理者和资源使用者正在就积极恢复海带森林和其他受气候变化影响的栖息地进行严肃的讨论。如果我们希望海带森林保持其功能和多样性，恢复可能是唯一的选择，”她继续说。幸运的是，这些发现表明，我们可以通过保护提供关键功能的多个物种，并认识到冗余的重要性，来管理生态系统，使其对环境变化具有弹性。

在未来，该团队希望研究工作中的反馈周期，特别是那些涉及sheephead的反馈周期，并着眼于如何利用这些见解进行生态系统恢复。它们还将继续进行长期监测，特别侧重于了解海洋保护区的有效性以及它们如何增强对气候变化的适应能力。