巨型动物影响理论：生态系统动力学范式的转变

一头大象（Loxodonta africana）在稀树草原的高草丛中向空中抛撒泥土。图片来源：Jeffrey T. Kerby

然而，随着人类在世界范围内的扩张，这些动物经历了一波灭绝潮，导致生态系统发生了巨大的变化，但人们至今仍未完全了解这些变化。即使是在这些灭绝中幸存下来的动物，其数量也在急剧下降，许多动物目前濒临灭绝。

虽然有许多关于大型动物影响的案例研究和理论，但一直缺乏对其影响进行定量综合并建立普遍性的正式尝试。

由奥胡斯大学（Aarhus University）和哥廷根大学（University of Göttingen）研究人员领导的国际研究小组在《自然-生态学与进化》（Nature Ecology & Evolution ）杂志上发表的一项新研究收集了大量个案研究，并对研究结果进行了分析。研究结果表明，大型动物具有各种普遍的影响--这些影响很可能是当今大多数生态系统所缺少的。

大型动物对生态系统的影响

已确定的大型野生食草动物的一般影响包括：

• 土壤和植物养分的变化

• 促进开阔和半开阔植被

• 调节小型动物的数量

此外，这些研究的主要发现之一是，巨型动物通过增加植被的结构变异性来促进生态系统的多样性。

"鉴于环境异质性是众所周知的生物多样性的普遍驱动因素，它对植被结构变异性的积极影响尤其值得注意。虽然我们的研究主要关注的是巨型动物在小范围内的影响，但我们的研究结果表明，巨型动物甚至在景观层面上也能促进生物多样性，"领导这项研究的奥胡斯大学博士生 Jonas Trepel 说。

大型食草动物通过消耗生物量、折断木本植物和践踏较小植物来改变植被结构--据推测，这种影响取决于动物的体型。鉴于所分析的数据集跨越了两个体型量级（45-4500 千克），研究人员能够具体检验这一重要特征是如何影响大型动物的。例如，他们发现，由大型食草动物组成的巨型动物群落往往会对当地植物多样性产生积极影响，而由小型物种（例如体重小于 100 千克）组成的群落则往往会降低当地植物多样性。

该研究的资深作者之一埃里克-伦德格伦（Erick Lundgren）解释说："大型食草动物可以吃掉枝条和茎等低质量的食物，这可能会对优势植物物种造成成比例的更大影响，从而使竞争力较弱的植物在争夺阳光和空间时更有胜算。"

助理教授 Elizabeth le Roux 也是资深作者之一，她补充道：

"这些发现支持了这样一种预期，即许多小型食草动物无法完全补偿少数大型食草动物的损失"。

这项研究属于所谓的元分析。这意味着研究人员分析了有关该主题的所有现有研究的数据，以找出一般模式。元分析的结论特别有力，因为它们利用了大数据池，使得出超越局部范围的结论成为可能。

虽然最近的许多生态研究都显示或假设了大型动物在生态系统中的重要性，但据资深作者延斯-克里斯蒂安-斯文宁（Jens-Christian Svenning）说，这项元分析研究综合了全球各地的直接实验和半实验证据，对这些影响的普遍性进行了定量评估，是向前迈出的重要一步。

"这项全球荟萃分析表明，大型食草动物对生态系统及其生物多样性具有重要的普遍影响，"延斯-克里斯蒂安-斯文宁教授继续解释道："重要的是，我们的分析表明，这些影响跨越了从土壤条件到植被结构再到动植物物种组成等一系列重要的生态现象，不仅影响了它们的总体状态，而且还影响了它们在不同地貌中的变化。"

延斯-克里斯蒂安-斯文宁（Jens-Christian Svenning）是新型生物圈生态动力学中心（ECONOVO）的主任，该中心是丹麦国家研究基金会在奥胡斯大学设立的卓越中心。

研究人员是如何得出这些结果的？这 297 项研究（包括 5,990 个单独数据点）的一个重要方面是，研究人员对由于已知原因巨型动物群落存在明显差异（即巨型动物存在或不存在）的相邻区域进行了比较。数据集中的绝大多数研究都是所谓的围栏研究，即在野外场地的某些地方设置围栏，防止大型动物进入。通过比较围栏内外的不同地块，研究人员就能评估巨型动物对生态系统的影响方式。

大型食草动物对生态系统功能的普遍重要性已得到确认，这意味着由于野生巨型动物的消失，生态系统的重要功能正在缺失。这可能会影响自然保护和生态系统恢复的方法。

"今天的大多数保护区都缺少大型动物，因此也缺少一系列重要的功能。因此，即使是我们认为是原始生态系统的地区，也可能并不像我们想象的那样自然。"乔纳斯-特雷佩尔说："重新引入大型动物可能是让这些地区更有活力、更适应干扰的关键途径：通过增加生态系统的结构变异性，大型动物可以提供避难所，例如在极端天气事件期间，同时也为其他物种开辟了更多的生存空间。这可以防止一个或少数几个物种独占鳌头，让具有相似生态属性的物种共存--这反过来又会使生态系统更具复原力。最终，这可能有助于它们应对全球变化的后果。"

鉴于大型动物对生态系统及其生物多样性的重要功能，研究人员得出结论认为，至关重要的是，不仅要保护仅存的少数巨型动物物种，还要重建巨型动物种群，作为恢复工作的一部分，以便为地球生物圈取得积极成果，尤其是在日益前所未有的全球环境条件下。

编译来源：ScitechDaily