2014 年在阿留申群岛周围潜水时，海洋生态学家道格·拉舍（Doug Rasher）几乎没有看到几十年前他必须穿过的茂盛绿色海带森林的迹象。“感觉就像一座鬼城，”非营利组织比格罗海洋科学实验室的研究员拉舍说。 诡异的气氛不止于此：在一次乘船旅行中，拉舍的一位同事指着一个海湾，那里他在 20 世纪 70 年代看到数百只海獭在寒冷的水中嬉戏。 现在只剩下少数几只。
这两个损失是相互关联的。 随着海獭数量的下降（科学家仍在努力了解原因），它们最喜欢的猎物——海胆——数量激增。 拉舍和他的同事最近在《科学》杂志上报道说，这些贪婪的棘皮动物不仅将海带夷为平地，而且还在撕裂和吞噬海藻生长其上的巨大、缓慢形成的石灰岩礁石。 海洋温度升高和酸化加剧了破坏。
恢复海獭种群可以控制海胆并帮助保护更大的生态系统，生态学家越来越有兴趣更广泛地应用这一想法。 “我们的研究……强调了自然界中营养级联的力量，以及大型捕食者在短期内缓解气候变化某些影响的潜力，”拉舍及其合著者写道。 （“营养级联”指的是从生态系统中移除一种生物的复合效应。）拉舍和其他科学家表示，许多物种的气候影响研究并未充分承认这种生态系统的复杂性作为一个因素。 纳入它将更清楚地了解温暖的未来将带来什么。“我认为我们都开始意识到物种丧失与气候变化之间将存在许多协同作用，”加州大学圣巴巴拉分校的生态学家希拉里·扬（Hillary Young）说，她没有参与这项新研究。“因此，在没有气候变化的情况下物种丧失所期望发生的事情，与在存在气候变化的情况下物种丧失所发生的事情不同……而这篇论文是展示这种相互作用的圣杯。”
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恢复捕食者以减缓气候变暖影响的想法已经在生态学领域酝酿了几十年。 15 年前，现在在加州大学圣克鲁兹分校的野生动物生态学家克里斯托弗·威尔默斯（Christopher Wilmers）发表了研究报告，探讨了黄石国家公园较温暖的冬天意味着更少的麋鹿在深雪中挣扎并死亡。 结果是，公园里许多食腐动物（例如灰熊和乌鸦）在初冬的腐肉减少，而死亡的麋鹿在相对严酷的冬季结束时聚集在一起。 然而，在 1995 年重新引入狼之后，它们成为麋鹿死亡的主要原因，并创造了稳定的腐肉供应，帮助其他动物度过寒冷的月份。“狼提供了这种时间上的补贴，它们为食腐动物提供了食物，这些食腐动物在一年中的某个时间会过多，而在另一个时间会不足，从而使其变得平稳，”追踪黄石公园狼群四年之久的威尔默斯说。
由C. nereostratum经过几个世纪到几千年缓慢建造的巨大珊瑚礁现在由于食草动物的过度放牧而迅速侵蚀。 由于捕食者丧失和气候变化的综合间接影响，近年来放牧明显加剧。 图片来源：J. 托莫莱奥尼 USGS
莱斯大学的生态学家沃尔克·鲁道夫（Volker Rudolf）也发现，捕食者可以改变气候变化的影响。 在 2018 年的一项研究中，他考虑了池塘捕食者（蜻蜓幼虫）及其食草性猎物（灰树蛙和绿蛙的蝌蚪）之间的相互作用是如何在气温升高的情况下发生变化的。
鲁道夫创建了四个具有当前温度池塘水的栖息地和四个具有加热池塘水的栖息地。 他饲养了一些按物种分离的蝌蚪、一些混合物种的蝌蚪，以及另一些混合物种和蜻蜓幼虫的蝌蚪。 当一个物种独自存在时，在加热的水中具有较低的存活率——但是当暴露于竞争或捕食时，加热和未加热池塘之间的存活率几乎相等。 鲁道夫说，可能是较温暖的条件减缓了幼虫的新陈代谢，促使捕食者减少捕食。 或者，蝌蚪在较温暖的水中可能生长得如此之快，以至于幼虫更难捕捉到它们。“你可能会因为热的直接影响而降低存活率，”他说，“但是捕食和竞争[引起的变化]可以弥补这些直接的损失。 这可以稍微缓冲一下。”
鲁道夫、威尔默斯和拉舍都表示，他们的工作表明，未来的气候变化研究需要更有效地考虑生态系统的复杂性。 例如，许多科学家研究了气候变化将如何影响海洋生物的性能和生存。 然而，他们大多是通过将单一物种暴露在较温暖的温度和/或较高的酸度下并记录其反应来进行研究的。 如果忽略物种存在的群落，这种工作很有价值，但会错过全局。“我们所了解的关于生态学的一切都是，随着事物变得越来越复杂，它们会发生变化，”鲁道夫说。科罗拉多大学博尔德分校的生态学家劳拉·迪（Laura Dee）即将发表的一篇论文也呼应了这一观点，她指出了气温升高可能对一个物种产生的许多间接影响。 这些影响包括增加或减少猎物、改变竞争能力、改变摄食率和改变营养级联。
例如，就阿留申群岛的珊瑚礁而言，如果科学家只是在实验室中将活的珊瑚礁样本暴露在较温暖和更酸性的水中，他们可能会错误地得出结论，认为珊瑚礁没有太大的危险，因为这些影响仅会稍微软化它们的骨骼。 但是，由于研究人员还在水箱中加入了海胆，他们意识到这两种力量是如何相互作用的：随着温度升高和酸度增加，海胆的放牧显着增加，将系统推向了“临界点”之外，拉舍说。
2017 年，他的团队重新调查了整个阿留申群岛的珊瑚礁状况，发现一些珊瑚礁在短短三年内急剧缩小。 大面积存在了几个世纪或几千年的区域正在崩溃和漂白，这表明海胆最近杀死了它们。 这种破坏突显了通过让水獭返回来恢复生态系统平衡的紧迫性。 类似的情况可能也适用于全球的其他生态系统。 科学家仍然需要了解水獭消失背后的原因，但拉舍对此充满希望。“让水獭回来将带来许多生态效益，”他说，“并且也可以为我们争取时间，以采取行动控制碳排放。”