生态系统中哪些力量起控制作用的问题是生态学家长期争论的核心。一种理论,即所谓的自下而上理论,认为植物防御机制通过限制食草动物的食物供应来发挥控制作用。然而,自上而下理论家认为,捕食者限制了食草动物的数量,从而限制了它们对植被的影响。现在,《科学》杂志最新一期描述了与世隔绝15年的动物群落的新发现,这些发现支持了捕食者对于控制生态系统至关重要的观点。
一个由11位作者组成的国际团队研究了委内瑞拉一座水电站蓄水后自1986年以来与世隔绝的十几个无捕食者的岛屿。其中两个较大的岛屿以及两个大陆地点作为对照系统。作者写道,较小的岛屿“非常反常,由一系列没有捕食者的消费者组成。” 因此,它们为检验自上而下的控制提供了一个独特的机会。
研究人员发现,与大陆相比,某些岛屿上的消费者动物数量高度膨胀,包括啮齿动物多出35倍,吼猴多出25倍,鬣蜥多出10倍,切叶蚁多出100倍。“这是自上而下调控的非常有力的证据,”杜克大学的首席作者约翰·特伯格说。“如果捕食者消失了,那么这些消费者的数量就会爆炸式增长。” 然而,暗示生态系统控制的复杂性的是,一个岛屿上吼猴的繁殖率确实表现出自下而上的控制,即出生率是人口较少岛屿的四分之一。
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缺乏捕食者对岛屿上的植物造成了麻烦。“植被正处于崩溃状态,”特伯格指出。“能够在食草动物的大规模袭击下生存下来的植物物种是那些非常坚韧且剧毒的物种。” 作者总结道,这些观察结果起到了警示作用,“因为实施自上而下调控的大型捕食者已在北美大陆的大部分地区,乃至地球陆地领域的许多地方被消灭。”