海獭：不只是萌
关于兼职护岸小卫士那些事
论文来源：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06959-9
从黄石公园的狼说起
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20世纪早期，人们关于物种保护的理念较薄弱，美国黄石公园的工作人员甚至错误地认为只有“温顺的食草动物”需要保护，于是大量的狼遭到了猎杀。随着狼数量的下降，马鹿由于失去了天敌，数量剧增，最终对当地的生态造成了很大的破坏。随着后期狼群的重新引入，狼对于马鹿的捕食减缓了马鹿的对植被的啃食，产生更高、更密集的植物群落，通过减少水土流失来稳定河岸，从而改变景观。然而，由于缺乏为这种复杂的级联效应提供严格科学证据所需的对照实验，生态学家无法确定是狼还是其他因素导致了观察到的变化。
海獭闪亮登场
为了探究与环境条件的影响相比，生物体之间的相互作用（如捕食）在多大程度上影响了生态系统，科学家们选取了ElkhornSlough 作为研究对象。ElkhornSlough 是一个以盐沼为主的河口，受到营养负荷、水文变化和海平面上升的威胁。科学家们通过调查发现，除了环境因素带来的影响，岸蟹通过挖洞，啃食植物根茎也加剧了盐沼河岸的侵蚀。
图A：罪魁祸首：岸蟹
图B：河岸上有大量的岸蟹洞穴
图C：岸蟹挖洞破坏稳定后河岸坍塌
图源：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06959-9
同时，经过数十年的保护，海獭在附近的海带森林中成功恢复后，1980 年代中期，几个个体的海獭种群在ElkhornSlough 重新定居。研究人员发现，在海獭数量较多的地方，岸蟹的数量较少，盐沼河岸的侵蚀强度较弱，由此，科学家提出这样的假设：岸蟹可能是导致盐沼溪岸不稳定的关键力量，海獭在它们高密度觅食的潮汐小溪中产生营养级联反应，通过抑制沼泽溪岸上大量挖洞的食草性岸蟹，间接减少河岸侵蚀和盐沼损失。
海獭在捕食岸蟹
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由此，科学家进行了四项实验来验证猜想。
实验过程
实验一：长期关系的监测
科学家们首先评估了海獭丰度之间的时间关系，从它们第一次重新定居河口（1985 年左右）到 2018 年。以及同期（1985-2018 年）潮汐溪沼泽边缘的横向侵蚀。
Elkhorn Slough 的海獭数量（1985-2018 年，n = 34），显示了水獭扩张到盐沼潮汐小溪之前、期间和之后的时期。
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河岸侵蚀的时间序列（1937-2018，n = 15）。 圆点代表各个潮汐溪站点。
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从e,f两张图可以看出，小溪岸侵蚀的高峰出现在 2000 年代初期，与海獭数量减少相吻合，在 2005 年至 2018 年期间，海獭密度迅速增加，河岸侵蚀减少。科学家另外创建了关于海獭与溪岸侵蚀之间关系的贝叶斯模型的，结果同样证明尽管已知导致 Elkhorn Slough 小溪岸横向侵蚀的因素持续增加，但是沼泽侵蚀的速度随着时间的推移而下降而不是增加——这种变化与海獭的增加有关，表明海獭对这一地质过程的营养控制是可能的。
实验二：捕食者排除实验
为了进一步评估营养级联假说并为近几十年来观察到的模式提供机制见解，科学家在 Elkhorn Slough 的五条潮汐小溪进行了一项为期三年（2013-2016 年）的捕食者排除实验。
左图：利用具有一定高度的围栏将捕食者阻挡在样方外，可以看出，样方内增加了较多岸蟹挖的洞。同时，研究发现地上植物生物量下降了 48% 。
右图：没有围栏的样方，洞口数明显减少。
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科学家进一步创建模型，证明了岸蟹的挖洞及采食植物地下根茎确实会导致沼泽边缘的横向侵蚀率增加。
实验三：对海獭扩张前后的时间序列分析
为了进一步验证假说，科学家评估了最近观察到的海獭丰度、海獭捕食岸蟹的捕食率和分布在 Elkhorn Slough 的 13 条潮汐小溪的侧岸侵蚀在两个时期之间的变化。得到如下图表：
图a:海獭扩张前后海獭密度的变化
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图b:海獭扩张前后海獭食用的岸蟹数量
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图c:水獭扩张前后溪岸边缘后退速率的比较
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可以看出，海獭扩张后，对岸蟹的捕食量增加，进而溪岸边缘后退速率下降。由此可以验证海獭捕食岸蟹减缓河岸侵蚀这一营养级联的假说的正确性。
实验四：空间比较实验
为了补充对对假设的时间评估，科学家们还进行了空间比较。得到如下的结果：
图a:海獭丰度的时间趋势（通过年度航空调查获得）与岸蟹平均每日海獭消费率呈正相关。
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图b:海獭消费率与地下沼泽生物量之间呈正相关。
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潮汐小溪侵蚀量和不同地区每公顷岸蟹的日消费量之间呈现出明显的负相关关系。
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实验结果显示：海獭捕食和小溪岸边侵蚀之间存在空间上的反比关系。
新晋护岸小卫士
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海獭曾经因为长相呆萌在互联网成功出圈，然而随着生态学的研究，人们发现海獭在生态恢复方面起着举足轻重的作用，在此次科学家研究的盐沼地区，小小海獭更是喜提“护岸小卫士”的称号，看到这里，面对海獭托腮腮时，除了表现出对此等萌物无法抵抗的“姨母笑”，是否还要为小卫士们点赞支持一下呢？
海獭：bye~我要捍卫生态稳定性去啦！
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汇报人：袁玲10231910018
周致远10234102409
指导老师：姜晓东
本文来源于2024年“水生生物学”课堂讨论。
