2014年，一種流行病在美國(guó)西海岸蔓延，但是除非您在水下，否則您可能沒(méi)有注意到。

在異常高的海洋溫度的刺激下，海星消瘦病肆虐了從阿拉斯加到墨西哥的這些棘皮動(dòng)物。這種病情仍未完全弄清，它消滅了一個(gè)重要的海洋掠食者向日葵之星。葵花籽星是海膽的一個(gè)特別重要的捕食者，由于海星的消失，被捕食的海膽成倍增加，并向大片海帶森林中扔掉了廢物。但是，棘手的禍害似乎已經(jīng)避開(kāi)了一些地區(qū)，特別是那些發(fā)生了多種海膽掠食者的地區(qū)，特別是在海洋保護(hù)區(qū)內(nèi)。

由加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校最近的畢業(yè)生杰克·埃薩吉爾(Jake Eisaguirre)領(lǐng)導(dǎo)的一組海洋生物學(xué)家，研究了哪些因素阻止海膽在西海峽群島的海洋保護(hù)區(qū)受到檢查。他們發(fā)現(xiàn)，海膽掠食者的冗余以及對(duì)它們的保護(hù)似乎是負(fù)責(zé)任的。研究結(jié)果為管理生態(tài)系統(tǒng)以增強(qiáng)抵御能力的戰(zhàn)略提供了新的視角，并突出了海洋保護(hù)區(qū)收益不足的問(wèn)題。該研究發(fā)表在《生態(tài)》雜志上。

該大學(xué)的海洋科學(xué)研究院(MSI)的研究生物學(xué)家詹妮弗·凱斯勒(Jennifer Caselle)說(shuō)：“這種海星消瘦疾病是非常有影響力的，而且是迅速發(fā)生的事件。”該研究的合著者之一。“我們有豐富的海洋明星在我們的島礁，并在一年之內(nèi)，我們沒(méi)有星辰大海。” 自2014年以來(lái)，研究人員再也沒(méi)有見(jiàn)過(guò)一顆向日葵之星。

向日葵之星的消失在整個(gè)海帶森林食物網(wǎng)中蔓延，被科學(xué)家稱為營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)。研究小組的研究表明，即使是幾個(gè)向日葵星也可以有效地控制該地區(qū)的海膽種群，因此，如果沒(méi)有它們，種群就會(huì)爆炸，加利福尼亞州的許多地方海帶森林變成了荒蕪的荒地。

不幸的是，海帶森林變成頑皮的荒野要比回到原始狀態(tài)容易。主要作者艾薩吉爾(Eisaguirre)說(shuō)：“有反饋意見(jiàn)阻止它向后移動(dòng)。” “其中之一可能是'頑童荒野'上大量的頑童餓死了，沒(méi)有為掠食者提供營(yíng)養(yǎng)，所以沒(méi)有人想吃它們。”

令人困惑的綠洲

盡管在某些地區(qū)，尤其是在北加利福尼亞，海膽修剪了大片海帶，但研究人員注意到海峽群島附近海洋保護(hù)區(qū)的海帶仍然相對(duì)健康。他們懷疑這可能與該地區(qū)的海膽其他兩個(gè)捕食者有關(guān)：加利福尼亞羊頭和加利福尼亞大螯蝦。

這兩個(gè)物種主要發(fā)生在南加州，并且都被大量捕撈。研究合著者凱蒂·戴維斯(Katie Davis)表示：“我們認(rèn)為，對(duì)其他捕食者的保護(hù)，即使它們?cè)诤{西部不是很豐富，也可能有助于彌補(bǔ)葵花星的損失。”在MSI。

海峽群島周圍海洋保護(hù)區(qū)的錯(cuò)落有致的布局為測(cè)試海洋保護(hù)區(qū)對(duì)海膽掠食者以及海膽本身的影響提供了理想的設(shè)置。毗鄰地區(qū)幾乎是相同的，只是它們對(duì)捕魚(yú)開(kāi)放或封閉。此外，該研究小組在一項(xiàng)長(zhǎng)期的生態(tài)項(xiàng)目“沿海海洋跨學(xué)科研究合作伙伴關(guān)系”(PISCO)下，已經(jīng)在該地區(qū)收集了20多年的數(shù)據(jù)。

研究小組研究了海星浪費(fèi)疾病發(fā)作前后數(shù)年的數(shù)據(jù)，研究了海膽捕食者的組合如何變化。他們使用統(tǒng)計(jì)模型來(lái)調(diào)查不同變量(例如三個(gè)捕食者的大小和豐度，不同地點(diǎn)的保護(hù)狀態(tài)和海面溫度)如何影響海膽種群。這些模型表明，不僅數(shù)量豐富，而且系統(tǒng)中其余捕食者的大小也很重要。

多樣性和冗余

在疾病發(fā)作之前，大量的向日葵星對(duì)海膽種群有最明顯的影響。但是，暴發(fā)后，海膽數(shù)量的最佳預(yù)測(cè)指標(biāo)是其余捕食者的數(shù)量和大小。而且，通過(guò)對(duì)多個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行比較，研究人員發(fā)現(xiàn)，保護(hù)區(qū)內(nèi)的天敵更加豐富，規(guī)模更大。

科學(xué)家得出的結(jié)論是，海洋保護(hù)區(qū)使捕食者擺脫了捕撈壓力，因此它們能夠有效地填補(bǔ)葵花星死亡后留下的空缺。在保護(hù)區(qū)之外，捕食者較小且數(shù)量較少，因此它們無(wú)法彌補(bǔ)海星的損失。這是最早的一項(xiàng)研究，表明海洋保護(hù)區(qū)可以通過(guò)確保對(duì)關(guān)鍵物種功能的保護(hù)來(lái)賦予生態(tài)系統(tǒng)彈性。

Caselle解釋說(shuō)：“當(dāng)您有多個(gè)不同的物種都執(zhí)行相似的功能時(shí)，如果其中一個(gè)發(fā)生災(zāi)難性事件，那么這些功能仍然可以保持。” 在這種情況下，功能是掠奪性的，但該概念適用范圍更廣。

北加利福尼亞州的情況支持該小組的結(jié)論。舊金山以北的海洋對(duì)羊頭和龍蝦來(lái)說(shuō)太冷了，在中央海岸上建立良好的水獺無(wú)法在海灣北部立足。結(jié)果，一旦葵花星消失，海膽種群就變得相對(duì)不受限制。自那以后，多刺的部落就使北加州和西北太平洋的海帶森林滅絕了。

科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，捕食者的大小有很大的不同，特別是對(duì)于羊頭?？ㄈ照f(shuō)：“令我們最驚訝的是，即使羊頭大小的很小差異也導(dǎo)致了他們可以吃多少只頑童的巨大差異。” 這是因?yàn)榇篝~(yú)的嘴大，會(huì)裂開(kāi)更大的海膽。

海洋保護(hù)區(qū)最常見(jiàn)的影響之一就是魚(yú)長(zhǎng)大了，變得越來(lái)越多。許多研究表明，由于較大的魚(yú)比較小的魚(yú)釋放更多的卵，因此提高了繁殖率。但是，這項(xiàng)研究是第一個(gè)強(qiáng)調(diào)另一種未被充分認(rèn)識(shí)的效果的動(dòng)物：較大的魚(yú)類還能夠更好地控制海膽，吃更多的海膽，以及更大，更肥沃的個(gè)體。

Caselle補(bǔ)充說(shuō)：“這很重要，因?yàn)榧词共稉茐毫Φ奈⑿〔町愐矔?huì)導(dǎo)致羊頭的尺寸等級(jí)差異。”

“我們現(xiàn)在正進(jìn)入一種狀況，資源管理者和資源使用者正在就海帶森林的積極恢復(fù)和其他因氣候變化而改變的生境進(jìn)行認(rèn)真的對(duì)話。如果我們希望海帶森林保持其功能及其功能，恢復(fù)可能是唯一的選擇。多樣性。”她繼續(xù)說(shuō)道。幸運(yùn)的是，這些發(fā)現(xiàn)表明，通過(guò)保護(hù)提供關(guān)鍵功能的多種物種并認(rèn)識(shí)到冗余很重要，我們也許能夠管理生態(tài)系統(tǒng)以適應(yīng)環(huán)境變化。

將來(lái)，該團(tuán)隊(duì)希望調(diào)查工作中的反饋周期，特別是涉及羊頭的反饋周期，以期如何利用這些見(jiàn)解來(lái)恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)。他們還將繼續(xù)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，重點(diǎn)是了解海洋保護(hù)區(qū)的有效性以及它們?nèi)绾钨x予氣候變化適應(yīng)力。