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戎可说自然:森林的枢纽
来源:中国科学报      作者:戎可      2016年07月08日       
摘要:实验中精彩的部分来了,佩因取走了样地里的海星。3个月后,原本只分布在低潮间带的那种藤壶,竟然占据了样地60%~80%的空间。随后的9个月里,小个头儿的贻贝和茗荷儿迅速生长,到处都是它们。再往后,茗荷儿也消失了,遍地贻贝。
正文

红日待升,晨雾飘渺,远山如幻。林中某处,黑啄木凌厉的叫声一如既往,转眼间百鸟齐鸣,如歌如朝。百鸟来朝是人类的想象,天下万物实在无高下之分。但是确实,某些物种似乎更加重要,如同枢纽。试想一下,如果没有了啄木鸟,森林将会怎样?

 

《辞源》说,枢纽,“比喻事物互相联系的中心环节”。这个中心环节如枢如纽,本身并不起眼,然而一旦缺如,整个系统却会发生重大改变。1969年,美国华盛顿大学的生态学家罗伯特·T.佩因提出了关键种的概念,它的英文是keystone species,其中keystone的本义是指石拱门上方中间的那块石头,它在所有组成拱门的石头中受力最小,但没有它,拱门就会倾倒,keystone的含义与汉语里的“枢纽”异曲同工。

 

关键种的概念并非凭空而来,佩因教授分析了一系列的例证,特别是他在1966年发表的一项研究。这项研究开始于1963年,他在离西雅图不远的马考海湾做了一个有趣的去除实验。马考海湾在太平洋东侧,满是石岸而无沙滩。佩因选择了一块海滩作为样地调查底栖生物。样地的中段——中潮间带,布满了贻贝、藤壶和一种称为茗荷儿的节肢动物,这些动物都固着在岩石上。有一种海星以这些动物为食,哪种动物增多,海星便优先取食哪种,所以没有谁能占据绝对优势。低潮间带暴露在空气中的时间较短,生物种类急剧增多,甚至包括了四种大型海藻。除了刚提到的3种动物的幼体,另一种藤壶零散地附着在岩石上,夹杂着些海葵。两种石鳖和两种帽贝四下爬行,几只海兔(裸鳃类软件动物)在海绵上缓缓爬过,贪婪地摄取着它们的食物。

 

实验中精彩的部分来了,佩因取走了样地里的海星。3个月后,原本只分布在低潮间带的那种藤壶,竟然占据了样地60%~80%的空间。随后的9个月里,小个头儿的贻贝和茗荷儿迅速生长,到处都是它们。再往后,茗荷儿也消失了,遍地贻贝。它们侵占了几乎所有的岩石,其他生物无处附着,结果藻类只剩一种,海葵所剩无几,石鳖和帽贝爬向别处,海兔也随着海绵的消失而消失。这样演替的结果,虽然生物量大大提高,但物种数却从15种迅速降到了8种,甚至更少。生态系统中物种数目降低的问题在于,一旦环境变得不适于这区区几个物种的生存,整个生态系统将面临崩溃。而这一切,仅仅是因为去除了几只能够控制固着生物生长的海星。

 

这个例子里的海星,便可称之为“关键种”。它们虽数量不多,却对生态系统有至关重要的影响。关键种这个概念的意义在于,如果我们能够找到一处生态系统中的关键种,我们只要保护好这个物种,那么生态系统就能够在相当长的时间里,自我维持着它的结构和功能。而从理论上讲,保护一个关键种,所花费用应该不大,四两拨千斤,何乐而不为?

 

像海星这样,通过捕食稳定了生态系统结构的例子很多,比如地上的老虎、天上的雄鹰和海边的海獭,这也是我们为什么特别强调保护这些动物的意义所在。但是关键种至少还有另外两种可能的形式,其中一种是基于互利共生关系的关键种。比如在澳大利亚西部,食蜜鸟给很多种植物传粉,也取食它们的花蜜,彼此互惠互利、互相依赖。但当橡子山龙眼开花的季节,它的花却是食蜜鸟的唯一蜜源。在这种情况下,橡子山龙眼就成了关键种,因为一旦它开不了花,食蜜鸟种群就会衰落,其他的植物也将跟随着无法繁殖。

 

与上面两类关键种不同,生态工程师为其他生物创造生态位,是另一种形式的关键种。比如水獭修筑的水坝,像工程师一样改变了局部环境,不仅促进了森林的更新,更为一系列物种的生存提供了资源。再比如啄木鸟,它在树上凿出的大大小小的洞,为真菌、昆虫的生存提供了便利,给各种小型兽类、鸟类的隐蔽和繁殖提供了空间。啄木鸟吃虫,它的数量不会太多,否则就意味着树干里的虫太多,森林也就不复存在。但如果没有啄木鸟,我们无法想见,那些依赖于它的洞穴的动物将何去何从,森林又将是一个怎样的面貌。

 

关键种是个美丽的保护生物学概念,但在真实的世界找到这样一个枢纽却难上加难,这是因为物种间的复杂关系,往往远超常人的想象。我们能做的,就是到森林里多走走,多观察、多体会、多分析,大自然会告诉我们答案。也许,这就是荒野精神。

 

 

 

戎可供图