我们需要以不同的时间尺度思考保护

将栖息地恢复到几个世纪前,而不是几年前的样子,可能意味着更成功的保护工作

Floating sea otters playing in kelp.

加利福尼亚海岸线的海带森林,就像莫罗湾的这个一样,正在成为一个消失的生态系统。探索更大时间尺度上的生态系统面貌可能有助于保护工作。

时间是人类最大的盲点之一。我们以天、月或年来体验它。但是自然以更宏大的尺度运作,以世纪、千年甚至更长的时间间隔来衡量,这些间隔通常被归为“深层时间”。作为古生物学家,我们受过以深层时间思考的训练。然而,作为自然资源保护主义者,我们逐渐意识到时间可能会令人困惑。

人类对时间的短视给现代保护工作带来了重大限制。随着气候和生物多样性危机的加速,我们正在紧急努力保护和恢复生态系统,但我们并不了解它们在真正繁荣时是如何运作的。事实上,当今大多数保护工作,无论是重新引入已绝迹的物种还是设定保护优先事项,通常考虑一个世纪或更短的时间尺度,几乎就好像物种在西方科学家“发现”它们之前根本不存在一样,并且对于那时生态系统是否处于顶峰状态也没有好的想法。 

仅根据生态系统最近的过去来评估它们是被称为基线漂移综合征的更大趋势的一部分——在特定地点,被接受的规范几乎不易察觉地随时间推移而变化的趋势。通常情况下,情况会变得更糟。 


支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。


深层时间视角可以改善保护工作,我们的工作可以使这些视角更容易可视化。

近年来,加利福尼亚州和其他地方的基线漂移产生了可怕的后果。几十年来,整个内华达山脉的森林管理实践都呼吁彻底扑灭即使是最轻微的森林火灾,其依据是长期存在的信念——受到经济利益和美学的支持——即火灾对人类和非人类自然都是有害的。这些做法导致了茂密的树木、荆棘和其他木质引火物的积聚,这些引火物助长了毁灭性的野火。 

直到最近,我们才忽视了土著社区为之成功部署了数千年的森林管理策略,特别是小规模控制燃烧的应用。事实证明,火灾一直是健康森林生态系统中不可或缺的成分,通过稀疏林下灌木丛、肥沃土壤以及对许多树种的繁殖提供帮助来刺激新的生长。今天,我们开始看到土著知识在森林管理中的广泛应用,利用了这种古老的智慧。 

但是我们如何知道 100 年前的生态系统是什么样子的?1000 年前呢?一种途径是通过现代数学建模。与另一位古生物学家罗克珊·班克一起,我们将这种建模与长期数据流相结合——例如,自然历史博物馆藏品、土著生态知识和化石记录——并且发现了一种可能的方法来保护加利福尼亚州海带森林的生态系统,现在几乎被摧毁。关键因素原来是一种已灭绝的海生哺乳动物。 

在过去十年中,海带森林为无数物种提供栖息地,并通过缓冲海浪来防止海岸侵蚀,其历史范围已损失超过 90%。这种急剧下降的原因,就像生态系统本身一样,是复杂的。一个主要因素是消耗海带的紫海胆不受控制地扩散。在它们的两个主要捕食者——海獭和向日葵海星——因 19 世纪的毛皮贸易和 2014 年的海洋变暖事件而被推向灭绝边缘之后,这些多刺的无脊椎动物蓬勃发展,不受控制。最终结果是将复杂的三维海带森林转变为大片的二维所谓“海胆荒地”。  

然而,通过研究 19 世纪之前北太平洋海带森林的存在方式,我们发现了一个更深层次、不为人知的故事,这可能会影响海带森林的再生。事实证明,我们很大程度上忽略了一种关键物种的存在及其在维持该生态系统和谐中的作用。考虑到这种生物重达四吨,这种疏忽有点令人惊讶。 

我们的模型描述了巨藻和林下藻类之间在海底竞争光照和空间的相互作用、消耗海带和藻类的海胆,以及捕食海胆的向日葵海星和海獭。然后,我们使用该模型来预测系统如何应对海洋热浪和海星消瘦病的爆发,重现了过去 10 年的事件。然后我们再次运行该模型,但这次加入了四吨重的海生生物——斯特拉海牛。 

这种巨大的草食动物与现代海牛密切相关,生活在太平洋沿岸大部分地区的近岸海洋环境中。这些巨型哺乳动物栖息在沿海海带森林中,用上层海带冠层的叶状体填饱它们巨大的肚子。所有这些修剪都让光线穿透到海底,进而不仅刺激了海带的生长,也刺激了其他种类生物的生长,从而产生了更多样化、更具弹性的林下灌木丛。在重建包括斯特拉海牛在内的消失的历史系统中,我们可以看到更多样化的森林,其中林下灌木丛与海带竞争得更好。这种森林将更能抵抗现代压力。 

因此,与其仅仅专注于移除海胆或重新引入海獭,我们不妨考虑部署人类团队来选择性地收割海带叶状体,就像斯特拉海牛曾经做的那样,让光线鼓励这些水下森林中的新生植物生长。毕竟,海带是一种烹饪美味,收获的海带可以出售给杂货店和餐馆。

简而言之,我们根据最近的过去对生态系统的假设认知可能会阻碍我们充分理解和保护它。与其抑制火灾,不如经常采用规定性燃烧,将“好火”安全地带回加利福尼亚州的森林。我们提倡将类似的模型研究应用于其他生态系统和保护工作。深层时间和对过去生态系统的理解可能会显着改变我们开展保护工作的方式。

无论您住在哪里,当您凝视窗外时,您很可能看到的是与 50 年前,更不用说一个世纪或一千年前相比,严重退化的生态系统。为了确保我们最大胆的保护工作取得成功,我们必须开始将时间视为一种重要的工具。我们都是一个史诗故事中的角色,这个故事已经展开了数百万年。我们今天做出的决定将塑造未来的发展方向。现在是我们拥抱我们在这个不断演变的戏剧中的角色,并建立从过去到未来的重要脉络的时候了。

这是一篇观点和分析文章,作者或作者表达的观点不一定代表《大众科学》的观点。

© . All rights reserved.