▲上圖：當潮間帶的重要捕食者——紫海星（Pisaster ochraceus）因疾病大規(guī)模消亡后，其獵物貽貝數(shù)量激增并擴展了棲息范圍，意外成為鄰近生態(tài)系統(tǒng)中海獺的新食源，從而推動了海獺種群的增長。圖源：Joshua G. Smith et al. (2025)

一個看起來毫無關聯(lián)的物種消失，會怎樣影響整個生態(tài)鏈的走向？

2013年，在北美西海岸，一種突如其來的疾病讓大量海星死亡。這種名為“海星消融癥候群”（sea star wasting syndrome）的疾病，迅速蔓延，造成了嚴重的生態(tài)影響?？茖W家觀察到，在美國加利福尼亞州蒙特雷半島，這場疫情幾乎使潮間帶最常見的一種海星——赭色海星（Pisaster ochraceus，也稱為紫海星）數(shù)量銳減，甚至一度接近局部消失。

這看起來只是某種海洋生物的自然減少，但隨后的生態(tài)變化表明，這件事遠沒有表面那么簡單。

▲上圖：一只紫海星。攝影：D. Gordon E. Robertson（CC BY-SA 3.0）

赭色海星（紫海星）是潮間帶的重要捕食者，尤其以貽貝為食。在正常情況下，它們對貽貝種群的數(shù)量起到控制作用。貽貝雖然個體不大，但生長迅速，一旦缺乏天敵，就容易擴散，占據(jù)大量巖石表面，擠壓其他生物的生存空間。因此，海星在潮間帶生態(tài)系統(tǒng)中相當于“關鍵捕食者”，也就是生態(tài)學中所說的“關鍵物種”（keystone species）。一旦這種物種消失，整個生態(tài)結(jié)構(gòu)就有可能發(fā)生變化。

“海洋與濕地”（OceanWetlands）小編注意到，一項于2025年4月30日發(fā)表在《Science Advances》期刊上的最新研究，首次明確展示了關鍵捕食者在不同生態(tài)系統(tǒng)之間如何通過能量鏈條發(fā)生“聯(lián)動效應”，為我們理解生態(tài)系統(tǒng)間的耦合關系提供了新的視角。該研究由來自蒙特雷灣水族館、加州大學圣克魯茲分校、加州州立大學蒙特雷灣分校、美國地質(zhì)調(diào)查局以及多機構(gòu)巖石潮間帶網(wǎng)絡（MARINe）的科研人員聯(lián)合完成。

▲上圖：2013/14年北美太平洋沿岸大規(guī)模海星死亡事件的影響。左圖（攝影：Melissa Miner）可能拍攝于疾病爆發(fā)前，是健康的海星種群。右圖（攝影：Rachael Williams）則呈現(xiàn)了海星消瘦綜合征（SSWS）爆發(fā)后，大量海星死亡的景象。這場神秘的疾病導致包括赭色海星 (Pisaster ochraceus) 在內(nèi)的至少 20 種海星數(shù)量銳減，其規(guī)模和地理范圍都遠超以往類似事件。

研究人員通過多年的數(shù)據(jù)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在海星大量死亡后，貽貝的數(shù)量迅速增加。在海星數(shù)量正常的時期，貽貝在潮間帶的覆蓋率大約只有5%左右。但到2016年，貽貝的覆蓋率已經(jīng)上升到了18%以上。這意味著，在短短三年內(nèi)，貽貝的數(shù)量幾乎翻了三倍，迅速占據(jù)了原本由多種生物共享的空間。

這一變化，立刻引起了研究人員的關注。不過有趣的事發(fā)生了，事情的轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)在另一個物種身上——海獺。

海獺是生活在近海區(qū)域的哺乳動物，它們以多種無脊椎動物為食，如海膽、螃蟹、貝類等。在過去，貽貝只是它們飲食中很小的一部分。但從2014年開始，科學家注意到，海獺的食譜發(fā)生了明顯變化。

根據(jù)蒙特雷灣水族館的長期觀察數(shù)據(jù)，在海星大量減少后，海獺食用貽貝的比例從過去的不到7%，上升到了將近18%。這不是個別行為，而是一種整體趨勢。與此同時，研究區(qū)域內(nèi)的海獺數(shù)量也從2000~2012年間的年均373只，上升到了2014~2024年間的535只。

科學家推測，貽貝數(shù)量的大幅增加，為海獺提供了新的豐富食物來源，從而支持了更多海獺的生存和繁殖。這種由一個物種減少、另一個物種受益的情況，說明了生態(tài)系統(tǒng)之間的復雜聯(lián)系。原本生活在潮間帶的海星和生活在近海的海獺，雖然在空間上相鄰，但過去并沒有明顯的直接聯(lián)系。但這次的變化打破了這個認知。

研究者稱這種現(xiàn)象為“關鍵物種相互依賴”（keystone interdependence）。意思是，關鍵物種的存在或消失不僅影響其所在的生態(tài)系統(tǒng)，還可能波及到相鄰的生態(tài)系統(tǒng)，引發(fā)連鎖反應。

更有意思的是，這種變化并不是線性的或單一原因造成的。除了海星疾病外，2014年至2016年期間，太平洋東北部還經(jīng)歷了有記錄以來最嚴重的一次海洋熱浪。海水溫度升高，對整個海洋生態(tài)系統(tǒng)造成了廣泛影響。熱浪期間，海藻森林大幅退化，而以海藻為食的海膽數(shù)量增加。這使得海獺曾一度將海膽作為主要食物來源。

但是，隨著熱浪的消退和貽貝數(shù)量的激增，海獺再次調(diào)整了自己的食物選擇，轉(zhuǎn)向了大量存在的貽貝。海獺的這種靈活覓食能力，在一定程度上緩解了貽貝數(shù)量失控的問題，也起到了維持生態(tài)系統(tǒng)平衡的作用。

不過，科學家也提醒，當前這種“海獺受益”的狀態(tài)可能并不持久。雖然目前貽貝數(shù)量多、體型大，但也正因為過于肥大，已經(jīng)逐漸超出了殘余海星的捕食能力。這意味著，即使未來海星種群有所恢復，也可能無法立即對貽貝數(shù)量產(chǎn)生控制作用。另一方面，海獺在貽貝資源消耗完之后，是否還能找到新的合適食物，也存在不確定性。

此外，貽貝的過度擴張可能帶來的生態(tài)問題，還未全面顯現(xiàn)。在潮間帶中，許多其他生物依賴巖石縫隙、或裸露表面生存，如藤壺、螺類、小型藻類等。貽貝大量覆蓋時，可能排擠這些物種，導致物種多樣性下降。而這些變化最終也可能影響到整個近岸生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

▲上圖：加州貽貝（Mytilus californianus）。攝影：Sharon Mollerus（CC BY-SA 2.0）

這項研究由蒙特雷灣水族館牽頭完成，結(jié)合了幾十年來的實地觀測數(shù)據(jù)，包括來自多機構(gòu)潮間帶監(jiān)測網(wǎng)絡（MARINe）的長期樣本記錄。研究人員在蒙特雷半島的多個點位持續(xù)采集數(shù)據(jù)，記錄海星數(shù)量、貽貝覆蓋范圍以及它們在潮間帶不同高度的分布變化。這些詳盡的數(shù)據(jù)支撐了研究結(jié)論的可靠性。

這場由海星死亡引發(fā)的生態(tài)連鎖反應，雖然發(fā)生在加州的一小片海岸線上，但卻為我們理解生態(tài)系統(tǒng)提供了重要的案例。從這項研究可以看出，自然界中的生物并不是孤立存在的。一個物種的興衰，不僅影響它本身，還可能影響與其間接相關的其他物種，甚至整個生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。關鍵捕食者的作用，遠不只是“吃掉獵物”那么簡單，而是通過調(diào)節(jié)種群數(shù)量、限制資源過度集中等方式，維持生態(tài)的多樣性與穩(wěn)定性。

對于生態(tài)保護來說，這項研究也提供了重要啟示。過去，人們在制定保護措施時，往往以單一物種為單位，較少考慮到不同生態(tài)系統(tǒng)之間的聯(lián)系。而事實上，自然界是一個巨大的網(wǎng)絡，任意一個節(jié)點的變化，都有可能影響到其他部分。因此，未來的生態(tài)保護中，需要更多地考慮生態(tài)系統(tǒng)之間的互動，建立更全面的監(jiān)測與評估體系。

同時，隨著氣候變化、海洋熱浪等極端事件變得更加頻繁，生態(tài)系統(tǒng)面臨的壓力也越來越大。在這種背景下，提升生態(tài)系統(tǒng)的“韌性”——即應對變化和沖擊的能力——變得尤為重要。而物種多樣性、捕食者的存在、生態(tài)系統(tǒng)之間的連接性，都是提升韌性的關鍵因素。

（注：1.本文僅代表資訊，不代表平臺觀點。歡迎留言、討論。2.通常物種的拉丁學名一般以斜體顯示；但是因本平臺的文章被拷貝到外部平臺時經(jīng)常出現(xiàn)斜體內(nèi)容自動丟失的情況，故而未作斜體設置。特此說明。）資訊源 | Science Advances
文 | 王海詩

編輯 | Linda Wong

排版 | 綠葉