入侵的食肉动物会破坏生态系统。事实上，灭绝的一个主要原因是食肉动物进入一个孤立的系统，如岛屿或湖泊。普林斯顿大学的罗伯特·普林格尔领导的一个国际研究小组称，这种破坏通常归咎于捕食者的饮食选择，但有时关键在于被捕食动物的反应。
生态学和进化生物学副教授普林格尔说:“如果不了解猎物的行为，你真的无法理解捕食者和猎物之间的相互作用，或者捕食者将如何影响生物多样性和生态系统。”“猎物为避免被吃掉而改变行为的方式很难预测，但如果不了解这一点，你就无法预测其他任何事情。”生态学中的大多数理论都简单地假设捕食者以猎物为食。现实世界要复杂得多。但这并不复杂到我们无法弄清事情的真相。”
为了研究食肉动物入侵的影响，普林斯顿大学的罗布·普林格尔(Rob Pringle)领导的一个研究小组使用了三种蜥蜴:一种捕食者，卷尾蜥蜴(图片左下)，和两种捕食者，绿色的Anolis smaragdinus和棕色的Anolis sagrei。他们发现，棕黄色的anoles可以和平共处，树上有绿色的anoles，地上有棕色的anoles，但是引入捕食者将棕黄色的anoles驱赶到树上，加剧了竞争，破坏了它们共存的能力。因此，他们的结果挑战了凯恩斯捕食假说的普遍性，并支持了避难竞争。
论文的合著者、魁北克蒙特利尔麦吉尔大学生物多样性科学加拿大研究主席罗文·巴雷特指出，这个问题正迅速变得更加紧迫。他说:“人类活动正在增加新的食肉动物的出现，它们正被引入以前与世隔绝的生态系统。”“我们的研究表明，这些食肉动物入侵生物多样性的后果，可能在很大程度上取决于猎物行为的变化，这种变化改变了猎物利用环境的方式。”
为了解决这个问题，研究小组使用了三种蜥蜴:一种捕食者，卷尾蜥蜴carinatus，以及两种猎物，绿色的anoles (Anolis smaragdinus)和棕色的Anolis sagrei。他们的研究结果发表在6月6日出版的《自然》杂志上。
研究人员前往巴哈马群岛的16个小岛作为实验生态系统。这16只蜥蜴身上都有褐色的斑点，研究人员分别或联合引进了另外两只蜥蜴。
普林格尔说:“在生态学中，能够控制整个生态系统是非常罕见的。这些小岛就像巨大的海洋培养皿，使我们能够进行非常紧凑和引人注目的实验。”“在大多数地方，这是不可能的。”
麦吉尔大学的Rob Pringle(左)和Arash Askary在巴哈马群岛的一个小岛上寻找蜥蜴，以收集粪便样本进行DNA代谢编码。品客在2010年首次构思了这个16个岛屿的实验，并在2011年以不同的组合引入了绿斑蜥(猎物)和卷尾蜥蜴(捕食者)。2013年，他曾有过短暂的恐慌，当时看起来绿鳗似乎不会在任何一个岛上定居。“2014年，当我们开始看到这种模式出现的时候，我感到非常欣慰，绿色蝾螈的数量呈爆炸式增长，但只出现在没有卷尾蜥蜴的岛屿上。”
研究人员发现，在没有捕食者的情况下，这两个anole物种共存得很好，树上的绿色anole和离地面更近的棕色anole共存。普林格尔说，这两个物种争夺昆虫，但竞争“并不激烈”。但当研究小组引入这种卷尾掠食者时，棕色的anoles逃到了树上，而这种笨重的地面蜥蜴无法跟上。这加剧了两种猎物之间争夺空间和食物的竞争，削弱了它们共存的能力。研究结果表明，当猎物能够通过改变自己的行为对捕食者的存在做出快速反应时，捕食者通常会降低猎物物种共存的能力。
佛罗里达大学(University of Florida)的共同第一作者托德帕尔默(Todd Palmer)说，“我们的研究的一个关键含义是，猎物躲避捕食者的庇护所的规模，对于确保猎物不会灭绝非常重要。”“当没有足够的空间让猎物在不被吃掉的情况下活动时，就必须有所付出，这就是我们看到物种消失的时候。”最近发生的一些灾难性物种灭绝的例子，比如非洲五大湖中一个真正多样化的鱼类种群的崩溃，可能部分是因为这些生态系统中没有足够的安全空间。因此，我们的发现不仅为我们提供了一些线索，让我们知道如何管理未来的食肉动物引进，而且也让我们更好地了解过去的物种灭绝可能是如何发生的。”
研究人员在退潮时行走于岛屿之间。左起:乔什·达斯金博士。2017;普林格尔;麦吉尔大学威尔德分校的娜奥米·曼;以及普林格尔实验室前博士后研究员泰勒·卡兹内尔(Tyler Kartzinel)。
东京大学(University of Tokyo)的理论生态学家Takimoto说，这项研究“为经典生态学理论提供了一个漂亮的反例”。Takimoto没有参与这项研究。“从理论上讲，捕食通过粉碎优势竞争对手并与劣势竞争对手站在一起，促进了竞争对手物种的共存，但他们的实验表明，捕食的风险导致优势竞争对手改变栖息地，取代劣势竞争对手的栖息地，破坏了它们的共存。”
科学家们早就知道“拱心石捕食者”对健康的生态系统有多么重要。根据拱心石捕食者理论，顶级捕食者可以防止任何一个猎物种类变得过于丰富，从而超过所有其他猎物种类，这通常会增加食物链较低层次物种的多样性。虽然这项研究没有推翻这一概念，但它确实强调了拥有顶级捕食者的生态系统并不一定比没有顶级捕食者的生态系统更加多样化。
普林格尔说:“食肉动物会减少猎物种类的多样性。“这不是‘好’，也不是‘坏’——它就是它。对我来说，重要的是我们理解了捕食者是如何以及为什么会有这样的影响，这样我们就可以预测当生态系统通过入侵获得新的捕食者或者当它们通过灭绝失去现有的捕食者时会发生什么。这正是我们研究的目的所在。这不是一部道德剧。没有善恶之分。我们只是想对生物学有一个清晰的认识。”
科学家们还没有完全理解引入掠食者对当地猎物的影响。当然，在某些情况下，引入的掠食者可以通过简单地吃掉猎物来毁灭它们的种群。但猎物也能对捕食者做出反应，从而降低被吃掉的可能性——比如躲在树上，就像棕色的anoles那样。在那里，捕食的风险很低，但是这些地区变得拥挤，竞争变得激烈。这导致了与经典的楔石捕食场景相反的结果;普林格尔的团队称之为“避难竞赛”。
麦吉尔大学的巴雷特说:“经过6年的种群监测，我们发现，卷尾蜥蜴迫使棕色和绿色的食蚁兽共享同一个没有捕食者的庇护所，从而加剧了它们之间的竞争，破坏了相互竞争的猎物物种的共存，导致了一些种群的灭绝。”因此，他们的研究结果挑战了凯恩斯捕食假说的普遍性，并支持了这种环境下的难民竞争假说。
维尔德的一名男子用一个装满红色油漆的喷壶进行蜥蜴普查。普林格尔说，野外工作并不是很多人想象中的热带度假。“你告诉别人你在巴哈马群岛有一个研究项目，几乎每个人都有这种讽刺的反应——‘哦，艰苦的生活!“但事实是，这个项目是我做过的最累人、最不舒服、对体力要求最高的工作:在90度的高温下，我们手脚并用、肚子贴着厚厚的植被，在非常锋利的石灰岩上爬行。”我们有很多伤口和瘀伤。我们有些人缝针了。我绝对不是在抱怨。我们很幸运能够在任何地方从事这一领域的工作，这不仅是一个非常美丽的地方，而且还提供了独特的机会来进行真正优雅的实验研究。太棒了。但对我来说，总是很有趣的是，当你说你在巴哈马群岛工作时，人们的想象和工作的本质之间的对比。”
研究人员想要进行更深入的研究，而不是简单的种群调查，因此他们对每种蜥蜴的粪便样本进行了DNA组态编码，以分析它们的饮食。DNA metabarcoding是一种功能强大的工具，它利用粪便DNA的短片段来识别被捕食者吃掉的猎物物种，展示了蜥蜴物种是如何在岛上争夺食物的。研究人员还使用稳定同位素分析来分析实验处理如何影响岛上食物链的长度以及每种物种在食物链中的位置。
普林格尔说，综合这些技术，研究人员可以更深入地理解他们的结果。他说:“很多时候，你会在实地做一个实验，得到一些结果，但你不一定会明白为什么会得到这些结果——你可能有一个最好的猜测或一个受欢迎的假设，但它往往有点模棱两可。”“长期以来，我的目标一直是将DNA代谢组蛋白编码等新技术与muddy-boots实地实验等成熟技术结合起来，试图对机理有更深入的了解。在这项研究中，我们在六年的实验过程中把所有这些元素编织在一起，这非常令人满意。”
普林格尔与泰勒·卡兹内尔(Tyler Kartzinel)和佛罗里达大学的帕默(Palmer)共同担任第一作者。泰勒·卡兹内尔曾是普林格尔实验室的博士后，现在在布朗大学(Brown University)工作。普林斯顿大学的其他合著者包括研究生马修·哈钦森(Matthew Hutchinson)、研究生校友泰勒·科弗代尔(Tyler Coverdale, 2018年博士)和乔什·达金(Josh Dakin, 2017年博士)。本科生Lauren Wyman(2014届)参与了该项目的田野调查，她和Annie Ferlmann(2016届)都利用该项目的数据完成了高级论文。
”博士。普林格尔能够模仿自然发生的新竞争者和捕食者的引入，然后实时跟踪发生了什么。“这是一个罕见而有价值的测试，测试新物种引入后群落会发生什么。栖息地和动物群落的组成可能因各种原因而改变——自然灾害、开发、建设——所以这项工作帮助我们了解生态影响，并可能主动地、更全面地应对它们。”
“Predator-induced崩溃的利基市场结构和物种共存,”罗伯特·m·普林格尔泰勒r . Kartzinel托德·m·帕尔默蒂莫西·j·瑟曼Kena Fox-Dobbs,查尔斯•c . y .徐马修·c·哈钦森泰勒·c·科弗代尔,约书亚·h·Daskin多米尼克·a·伊万格丽斯塔,记者问m . Gotanda Naomi a男子的t草原,约翰娜·e·韦格纳,杰森·j·科尔伯,托马斯·w·schoen大卫·a·施佩尔乔纳森·b·Losos,罗文·d·h·巴雷特，发表在6月6日的《自然》杂志上(DOI: 10.1038/s41586-019-1264-6)。该研究由美国国家科学基金会(grant DEB-1457697)、普林斯顿环境研究所、加拿大研究主席和加拿大自然科学与工程研究理事会的Vanier Canada奖学金资助。