巨型動物影響理論：生態系統動力學範式的轉變

一項橫跨六大洲的最新薈萃分析表明，大型野生食草動物以多種重要方式影響着生態系統，從土壤、植被到小型動物，並促進生態系統的變異性。數百萬年來，各種大型食草動物或巨型動物影響着陸地生態系統。其中包括歐洲的大象、澳大利亞的巨袋熊和南美洲的地懶。

一頭大象（Loxodonta africana）在稀樹草原的高草叢中向空中拋撒泥土。圖片來源：Jeffrey T. Kerby

然而，隨着人類在世界範圍內的擴張，這些動物經歷了一波滅絕潮，導致生態系統發生了巨大的變化，但人們至今仍未完全瞭解這些變化。即使是在這些滅絕中倖存下來的動物，其數量也在急劇下降，許多動物目前瀕臨滅絕。

雖然有許多關於大型動物影響的案例研究和理論，但一直缺乏對其影響進行定量綜合並建立普遍性的正式嘗試。

由奧胡斯大學（Aarhus University）和哥廷根大學（University of Göttingen）研究人員領導的國際研究小組在《自然-生態學與進化》（Nature Ecology & Evolution ）雜誌上發表的一項新研究收集了大量個案研究，並對研究結果進行了分析。研究結果表明，大型動物具有各種普遍的影響--這些影響很可能是當今大多數生態系統所缺少的。

大型動物對生態系統的影響

已確定的大型野生食草動物的一般影響包括：

土壤和植物養分的變化

促進開闊和半開闊植被

調節小型動物的數量

此外，這些研究的主要發現之一是，巨型動物通過增加植被的結構變異性來促進生態系統的多樣性。

"鑑於環境異質性是衆所周知的生物多樣性的普遍驅動因素，它對植被結構變異性的積極影響尤其值得注意。雖然我們的研究主要關注的是巨型動物在小範圍內的影響，但我們的研究結果表明，巨型動物甚至在景觀層面上也能促進生物多樣性，"領導這項研究的奧胡斯大學博士生 Jonas Trepel 說。

大型食草動物通過消耗生物量、折斷木本植物和踐踏較小植物來改變植被結構--據推測，這種影響取決於動物的體型。鑑於所分析的數據集跨越了兩個體型量級（45-4500 千克），研究人員能夠具體檢驗這一重要特徵是如何影響大型動物的。例如，他們發現，由大型食草動物組成的巨型動物羣落往往會對當地植物多樣性產生積極影響，而由小型物種（例如體重小於 100 千克）組成的羣落則往往會降低當地植物多樣性。

該研究的資深作者之一埃裡克-倫德格倫（Erick Lundgren）解釋說："大型食草動物可以吃掉枝條和莖等低質量的食物，這可能會對優勢植物物種造成成比例的更大影響，從而使競爭力較弱的植物在爭奪陽光和空間時更有勝算。"

助理教授 Elizabeth le Roux 也是資深作者之一，她補充道：

"這些發現支持了這樣一種預期，即許多小型食草動物無法完全補償少數大型食草動物的損失"。

這項研究屬於所謂的元分析。這意味着研究人員分析了有關該主題的所有現有研究的數據，以找出一般模式。元分析的結論特別有力，因爲它們利用了大數據池，使得出超越局部範圍的結論成爲可能。

雖然最近的許多生態研究都顯示或假設了大型動物在生態系統中的重要性，但據資深作者延斯-克里斯蒂安-斯文寧（Jens-Christian Svenning）說，這項元分析研究綜合了全球各地的直接實驗和半實驗證據，對這些影響的普遍性進行了定量評估，是向前邁出的重要一步。

"這項全球薈萃分析表明，大型食草動物對生態系統及其生物多樣性具有重要的普遍影響，"延斯-克里斯蒂安-斯文寧教授繼續解釋道："重要的是，我們的分析表明，這些影響跨越了從土壤條件到植被結構再到動植物物種組成等一系列重要的生態現象，不僅影響了它們的總體狀態，而且還影響了它們在不同地貌中的變化。"

延斯-克里斯蒂安-斯文寧（Jens-Christian Svenning）是新型生物圈生態動力學中心（ECONOVO）的主任，該中心是丹麥國家研究基金會在奧胡斯大學設立的卓越中心。

研究人員是如何得出這些結果的？這 297 項研究（包括 5,990 個單獨數據點）的一個重要方面是，研究人員對由於已知原因巨型動物羣落存在明顯差異（即巨型動物存在或不存在）的相鄰區域進行了比較。數據集中的絕大多數研究都是所謂的圍欄研究，即在野外場地的某些地方設置圍欄，防止大型動物進入。通過比較圍欄內外的不同地塊，研究人員就能評估巨型動物對生態系統的影響方式。

大型食草動物對生態系統功能的普遍重要性已得到確認，這意味着由於野生巨型動物的消失，生態系統的重要功能正在缺失。這可能會影響自然保護和生態系統恢復的方法。

"今天的大多數保護區都缺少大型動物，因此也缺少一系列重要的功能。因此，即使是我們認爲是原始生態系統的地區，也可能並不像我們想象的那樣自然。"喬納斯-特雷佩爾說："重新引入大型動物可能是讓這些地區更有活力、更適應干擾的關鍵途徑：通過增加生態系統的結構變異性，大型動物可以提供避難所，例如在極端天氣事件期間，同時也爲其他物種開闢了更多的生存空間。這可以防止一個或少數幾個物種獨佔鰲頭，讓具有相似生態屬性的物種共存--這反過來又會使生態系統更具復原力。最終，這可能有助於它們應對全球變化的後果。"

鑑於大型動物對生態系統及其生物多樣性的重要功能，研究人員得出結論認爲，至關重要的是，不僅要保護僅存的少數巨型動物物種，還要重建巨型動物種羣，作爲恢復工作的一部分，以便爲地球生物圈取得積極成果，尤其是在日益前所未有的全球環境條件下。

編譯來源：ScitechDaily