人类想恢复自然环境，但饥饿的食草动物不让

图片来源：DALL·E 3

2018年，刚结束博士后生涯的贺强（现为复旦大学海岸带生态学与保护修复方向研究员）回到国内，在位于长江入海口的崇明东滩——一个曾经因为人类活动而退化的生态系统——思考着一个问题：

人类对这里的破坏早就减轻了很多，人类也早就开始积极恢复这里的自然环境了，为何往日的生机仍未完全归来？ 

长江河口曾经一望无际的海三棱藨草盐沼湿地（图片来源：贺强）

崇明东滩本是一片生机盎然的湿地，湿地植物一望无际，许多动物——尤其是水鸟——也以此为家。但上个世纪九十年代，人们在这里引入了互花米草——一种繁殖能力极强的入侵植物。互花米草将这里近乎完全变成了自己的“领地”，掠夺了海三棱藨草等土著植物的生存空间，导致它们急剧减少。而随着土著植物的消失，生活在此的水鸟等动物也大幅减少。

于是，原本生活着多种多样动植物的崇明东滩，成了被互花米草独占的“绿色荒漠”。

不过，人们很快意识到这里生态系统的退化，开始逐步清除互花米草，并种植原有湿地植物。到了2015年，崇明东滩的互花米草已经被大面积清除。

然而，在互花米草被清除几年之后，自然滩涂中原生植被的恢复效果仍不尽理想。

梦境

人类破坏生态环境的方式有很多，带来入侵物种破坏崇明东滩只是其中一个例子。自人类出现以来，地球上众多生态系统都开始因为人类活动而剧烈变化，过去三千年左右地球上的植被组成变化速度（至少在过往1.8万年内）是前所未有的。人类砍伐、耕种、建造，不停地去除原有植物，赶走对自己不利的野生动物，让大自然为自己所用。

当然，后来人类也渐渐意识到了自己对大自然的破坏，开始寻求各种方法来恢复一些被破坏的生态系统。比如，最近由196个国家商定的《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》就提出了到2030年恢复至少30%退化生态系统的目标。

对于如何修复生态系统，科学家提出了许多理论。比如，在过去很长一段时间，大家普遍认同一种叫做“梦境假说”（the “Field of Dreams” hypothesis）的观点。该假说认为，人类不再破坏自然环境之后，首先植被会逐渐恢复（自然恢复或人工种植），而植物作为初级生产者，会固定来自太阳的能量，为整个生态系统的恢复奠定基础。植被恢复后，会吸引来以其为食的植食性动物，而植食性动物又会吸引来食肉动物，食肉动物再吸引来更高营养级的捕食者……最后食物链和食物网逐渐复杂，生态系统也开始趋于稳定。

“梦境假说”这个名字听起来很美，不过“梦境”这个词，貌似隐约透露出一层意思：这种只要人类停止破坏环境，大自然就可以自己恢复起来的观点，更多是一种美好的愿景。

只可惜，很多时候，美丽的梦境会被现实破碎。

破碎

如果按照“梦境假说”，在崇明东滩自然滩涂中去除了互花米草的区域，原生植物很快会恢复，然后吸引来植食性动物（主要是蟹类）和它们的捕食者，并逐渐恢复成一个稳定的生态系统。

但现实中的趋势却出乎意料：原生植被并没有自己恢复，人工种植也未能让原生植被恢复，捕食者也没能抑制植食性蟹类。于是，蟹类很快就啃食掉刚长出的幼苗，导致即便人们持续种植海三棱藨草等土著植物，土著植被也难以恢复到一个稳定的状态。

 长江口盐沼湿地常见小型蟹类—天津厚蟹（图片来源：李春明）

这些蟹类的主要捕食者本该是水鸟，但在上个世纪崇明东滩湿地破坏后，水鸟的丰富度和种群密度下降了80%以上。近年来虽然不少水鸟回到了崇明东滩，但其种群难以达到大幅抑制植食性蟹类数量的规模。

李春明是贺强团队的博士生，过去几年，几乎每一到两周，他都会到崇明东滩去，检查他们的研究团队设置在那里的植被样方。他们通过一组对照实验发现，水鸟的丧失会引发植食性蟹类的季节性爆发，加剧种植的原生植被的消亡；而模拟水鸟种群丧失前的高强度捕食作用则可以排除蟹类的啃食，使植被成功定植和恢复。

他们还发现，水鸟就算仅仅出现在蟹类出没的地方，而不捕食它们，蟹类也可能因为惧怕，而减少对植被的啃食。“我们制作了一种类似水鸟的模型，悬挂在植被上方随风摆动，模拟真实水鸟的活动，结果（放置了水鸟模型的）实验样地中蟹类的数量减少了很多。”李春明说到。

这说明，崇明东滩的植被未能恢复，部分原因是没有足够的水鸟等捕食者来抑制植食性蟹类的啃食作用。这项研究于上个月发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。

 被蟹类啃食之后退化的海三棱藨草盐沼湿地（图片来源：贺强）

未能归来的捕食者

这种情况不只出现在曾被互花米草入侵过的崇明东滩。世界各地的生态系统修复工作，不论是森林、草原，还是海里的海藻林，都面临着相似的问题——即刚开始恢复的植被被植食性动物抑制，但植食性动物却没有被更高营养级的食肉动物抑制，导致生态系统长期不能恢复至一个稳定的状态——这是贺强团队和合作者于去年发表在《科学》（Science）上一项的研究成果。“在生态修复的早期阶段，这些植物是食草动物无法抗拒的小点心。”这项研究的合作者，来自美国杜克大学尼古拉斯环境学院的布赖恩·西利曼（Brian Silliman）教授在该研究的新闻稿中说到。

贺强团队这项研究被作为了当期《科学》杂志的封面（图片来源：Science）

研究团队收集了全球针对陆地和海洋不同生态系统植被恢复工作的六百多项研究，涉及近2600项实验，并进行了荟萃分析。他们发现，如果在恢复生态系统的过程中，采取一些措施排除食草动物，植被丰度会增加93%～158%；而如果采用重引入捕食者的方法，则植被丰度会增加138%～372%。

“梦境假说”的“梦”就在于，人们以为只要基础环境合适了，有初级生产者——植物的基础了，各营养级的动物就会自动来到这个地方。但事实证明，仅仅停止了破坏或进行种植，或许远远不够，因为对于一个稳定的生态系统，除了生产者植物在食物网中至下而上的奠基，还有来自捕食者至上而下的管理。

那么问题在于，在这些生态修复的尝试中，捕食者为什么没能及时归来呢？

理解

原因可能是多样的。对于崇明东滩的水鸟来说，李春明表示，它们是迁徙性的，崇明东滩所在的黄渤海地区只是它们越冬中途的一个落脚点，仅治理了这一个点的入侵植被，难以将所有曾经的鸟类吸引回来。

 小青脚鹬捕食蟹类（图片来源：张树岩）

而对于其它生态系统，“许多捕食者体型较大，尤其是顶级捕食者，繁育周期比较长，每繁育一代都需要很长的时间，”贺强说道。这会导致它们更容易受环境变化和人类活动的影响，恢复起来很慢，“但营养级较低的动物的繁殖速度很快，这就导致不同营养级动物的恢复速度不成比例。”贺强补充道。

虽然《科学》上的那项研究表明，在修复生态系统的过程中，重引入捕食者会显著增加植被恢复效果，但这又难免会增加人兽冲突的可能性——尤其是在农田和牧民生存环境附近。即使是像水鸟这些看似对人类无影响的动物，数量多了之后，也可能对周边水产品的生产造成影响。

但讽刺的是，这些貌似都曾是人类破坏这些生态系统的原因之一——原有的环境阻碍了人类的生活生产。当现今我们终于想起来要修复这些退化的环境时，却发现困难重重。因此，我们还需要更加了解大自然的运作方式。“不管是对大自然的修复还是保护，我们都需要理解整个食物网，理解整个生态系统的平衡。”贺强说到，他希望他们所做的研究能够帮助人们更好地恢复生态系统。

曾经我们人类自视甚高，大手一挥就毁掉了生态系统的繁荣生机；现在我们终于想起赎罪，那必然不能一蹴而就，耐心聆听和理解自然，它才可能愿意与我们和解。

参考链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.add2814

https://www.nature.com/articles/s41467-023-43951-3

https://www.eurekalert.org/news-releases/1006213

https://life.fudan.edu.cn/d2/e1/c28140a643809/page.htm

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1046/j.1526-100X.1997.00543.x

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abg1685

https://www.science.org/doi/10.1126/science.1205106

https://www.science.org/doi/10.1126/science.1251817

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