当动物灭绝时,它们在生态系统中的功能可能会丧失,通常会导致依赖这些功能的其他物种灭绝。通常被自然资源保护主义者视为入侵害虫的非本地物种,能否填补灭绝留下的空缺角色?
在夏威夷群岛,这个问题很容易思考,这里通常被认为是研究物种灭绝和入侵的模型系统。不幸的是,自从人类到达以来,这个岛链经历了重大的生态变化,其中大部分的物种丧失是由过度捕猎、森林砍伐和引入非本地捕食者、竞争者和疾病驱动的。
夏威夷的大多数本地森林植物依赖鸟类进行种子传播,这是植物繁殖的关键过程,许多植物也需要鸟类进行授粉。然而,至少67%的岛屿本地鸟类物种——曾经是多样化的组合,包括色彩鲜艳的吸蜜鸟、乌鸦和不会飞的水禽——已经灭绝。那么,没有这些鸟类——破碎系统中的缺失齿轮和螺栓——森林如何运作呢?
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事实证明,随着本地物种的消失,人们出于各种原因引入了许多非本地鸟类,包括休闲狩猎和农业害虫管理,仅举几例。其中许多已经扎根,包括以花蜜和/或水果为食的鸣禽和猎禽。因此,这些引进的鸟类有可能通过维持本地植物的种子传播和授粉来替代已灭绝鸟类的角色。
鉴于压倒性的证据表明,非本地物种会对夏威夷和全球的本地生态系统造成严重破坏,因此,自然资源保护主义者经常遵循一种僵化的二分法也就不足为奇了:本地物种等于好,非本地物种等于坏。但在像瓦胡岛这样负担着灭绝重担的系统中,移除所有非本地鸟类将使森林几乎失去所有鸟类,从而阻碍许多本地植物的种子传播。因此,在仅凭来源就妄下结论之前,我们必须分别考虑每种入侵者对生态系统的影响。
我目前正在与夏威夷 VINE 项目合作,这是一个对瓦胡岛(受入侵最严重的夏威夷岛屿,所有本地食果鸟类都已灭绝)种子传播网络的合作调查。我们发现,非本地鸟类确实维持了种子传播过程;事实上,它们是瓦胡岛上许多本地植物的唯一种子传播者——但有一个问题。
通过我的博士研究,我开始对古代鸟类在形态上与现代鸟类有何不同,以及这如何转化为生态系统功能的改变感兴趣。一个特别重要的鸟类特征是嘴巴大小——也称为张口宽度——它限制了鸟类可以食用和传播的种子大小。
许多已灭绝的夏威夷鸟类仅从亚化石遗骸中得知,包括从沙丘和熔岩管中挖掘出的头骨和骨骼。在测量了这些头骨后,我们使用预测模型来估计动物的嘴巴大小,并结合来自研究用剥制标本的其他测量数据,我们研究了嘴巴大小和其他特征如何随着鸟类灭绝和引入而发生变化。
我们发现,整个群岛仅剩下四种本地食果鸟类,与历史上主要已灭绝的食果鸟类相比,现代的、主要引进的鸟类的嘴巴要小得多——总体上小约 40%——这意味着当前的鸟类无法像历史上的鸟类那样食用和传播如此大的种子。通过回顾岛屿各地关于种子传播的研究,我们发现,较大种子的植物——那些种子宽度超过 8.1 毫米的植物——没有被现代鸟类传播,并且可能面临更高的灭绝风险。
这些结果引出了一个显而易见的问题:我们是否应该引入嘴巴更大的鸟类?目前,关于“野化”——故意引入非本地物种以充当已灭绝物种的功能替代品——的研究还不够多,无法知道这是否是一个好主意。任何物种引入都存在意想不到的生态影响的严重风险。然而,通过将夏威夷视为一次意外的“野化”实验,我们或许可以对这种方法有所了解。
虽然瓦胡岛上的非本地鸟类可能被视为已灭绝鸟类的部分替代品,特别是对于它们传播小种子的本地植物而言,但这些好处被另一个重要的发现所抵消:它们也传播了大量的小种子的非本地植物,这些植物在岛屿各地大量结果。与此同时,在非本地植物不太占优势的茂宜岛地区,非本地鸟类主要传播本地种子;因此,总的来说,似乎这些非本地鸟类只是对它们可获得的植物做出反应,它们对森林保护的总体影响可能很大程度上取决于它们所居住的植物群落的环境。
因此,为了支持目前已建立的非本地鸟类带来的保护益处,我们需要根除非本地植物,特别是那些产生大量水果的植物。如果不管理非本地植物,野化方法可能会适得其反。例如,引入一种大嘴鸟可能会引发大种子非本地植物的突然蔓延,这对于保护本地生物多样性当然是不希望看到的,因为非本地植物通常在空间和资源的利用方面胜过本地植物。
在一个灭绝和入侵率不断上升的世界中,物种群落的重新洗牌将继续对保护目标构成挑战。在某些生态系统中,例如夏威夷森林,妖魔化所有非本地物种的经典范式可能会适得其反地阻碍本地生物多样性的保护。相反,需要一种在各种不同情况下考虑不同入侵者的功能特征和生态角色的方法,以保护重要的生态系统过程,如种子传播,现在和将来都是如此。