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海獭吃海胆，海胆吃海带。当有海獭存在时，沿海海带森林保持健康的平衡。但是，当1990年代的皮毛贸易消灭了阿留申群岛的海獭时，海胆疯狂生长，吞噬海带，海带森林崩溃，以及依赖海带的一切也随之崩溃。鱼类数量下降。以鱼为食的白头鹰改变了它们的食物习惯。海带供应减少吸收的二氧化碳，导致大气中的二氧化碳增加。
根据周四在线出版的《科学》杂志上发表的一篇文章，位于食物链顶端的动物至关重要，它的消失对其生态系统的结构和功能产生了巨大而复杂的影响。
生态系统顶级掠食者的存在或消失与食物链中的激增和崩溃有关，这并不是什么新鲜事。该现象的术语是“营养级联”，它已应用于沿海海獭，以及黄石公园的灰狼和锡安国家公园的美洲狮，仅举几例。
但是，论文作者表示，新颖之处在于，这种情况在所有生态系统中普遍存在。“我们在陆地上看到它，我们在水里看到它，我们在高纬度地区看到它，我们在低纬度地区看到它，”加州大学圣克鲁兹分校海洋科学研究所的研究科学家，也是该论文的第一作者詹姆斯·埃斯特斯说。“我们没有在任何地方看不到它。”
该论文称，生态系统是围绕“相互作用网”建立的，其中每个物种都可以影响许多其他物种。而且，在物种消失之前，无法完全了解顶级掠食者消失的全部影响，但一旦消失，它的缺失可能会对水质，空气质量，疾病模式和火灾产生深远的影响。
论文中引用的例子包括：牛瘟疫情摧毁了塞伦盖蒂的牛羚种群，导致木本植物的生长，从而导致更频繁的野火。非洲的狮子和豹子的数量减少与橄榄狒狒行为的变化相对应，导致它们与人类食物和农场有更多的互动，并且很可能导致肠道寄生虫的增加。
这篇文章是对20多位科学家的工作的综合，也是2008年在佛罗里达州杰克逊维尔附近的白橡树种植园举行的研讨会的成果，旨在研究全球系统中大型掠食者的影响。“在研讨会结束时，我们都围坐在一起，并且有一种压倒性的感觉，即这里确实有一个信息需要整合并发布出去，”埃斯特斯说。“令人沮丧的是，我们的一些同事没有意识到大型消费者（即顶级掠食者）的重要性。因此，我们说，‘让我们从世界各地召集一群可靠的人，主要是曾在各种全球生态系统中工作的高级人员，看看他们可能有哪些共识’。”
该团队包括研究北美、南美、非洲和欧洲森林、海洋和淡水生态系统的理论家和科学家。
怀俄明大学的教授马修·考夫曼（Matthew Kauffman）说：“它没有报道任何新发现，但我认为它的价值在于它是对既有研究的综合，”他没有参与这项研究。“它向我们展示了许多不同生态系统中大型掠食者和大型食草动物的自上而下的影响，并以许多不同的方式运作。它使我们能够看到在生态系统中拥有顶级掠食者的全部价值。”
俄勒冈州立大学林业学教授兼该研究的合著者威廉·里普尔（William Ripple）研究了黄石公园灰狼的消失和重新引入，以及这些事件对周围动植物的影响。“我们对树木进行了取芯，数了树的年轮，发现自从狼被杀光后，白杨树就停止了再生，”他说。通过联系这些点，他的团队提出了一个假设：白杨树的生长与狼有关。如果没有狼作为掠食者，麋鹿的数量就会繁荣，吃掉幼苗并消灭许多幼小的白杨树。
自从狼被重新引入黄石公园以来，一些白杨树、杨树和柳树似乎正在重新生长。里普尔认为，这是因为当有狼存在时，数量减少且更加胆怯的麋鹿正在减少幼苗的食用，从而促进了更多的树木生长。
里普尔说，它并不仅限于植物。植物的复苏与更多的昆虫，鸟类和海狸有关。海狸筑坝堵塞小溪并形成池塘，从而改变了溪流生态和鱼类栖息地。
科学家们对这些机制并不完全认同。例如，考夫曼的研究发现，自从狼回来后，麋鹿的行为并没有发生显著变化。他说，对新树木生长更重要的是，狼通过捕食直接减少了麋鹿的数量。
但是大多数科学家都同意，顶级掠食者的存在或缺失的影响是深远的。“这是直观的，这是非常明显的，但是没有人愿意谈论它，”斯克里普斯海洋学研究所的海洋生态学教授保罗·代顿（Paul Dayton）说，他不是该研究的一部分。“像我这样的人会就此发表演讲，并挥舞着胳膊。”“但是我从未见过所有这些生态系统和相同模式合并到一篇论文中。”
埃斯特斯说，需要“彻底反思”管理决策的制定方式。”
代顿的希望是，这项研究将促使土地管理者和自然资源保护主义者关注物种相互作用，而不是灭绝。“现在，我们通过《濒危物种法案》进行管理，”他说。“而且，这是一种管理生态系统的可怕方式。我们不是在管理它们，而是在试图在动物园里保存小的碎片。我们需要做的是管理这些互动。”
本文经 PBS 新闻一小时许可转载。它于2011 年 7 月 14 日首次发布。