【中國綠發會訊】自然災害可以突然摧毀一個區域的生態形成物種。但這種情況的發生可能會影響生態恢復。當大火將景觀燒成灰燼時，熱浪之后留下了一大群殘留的木棍。風暴潮和珊瑚白化在水下也有類似的作用。

（圖片描述：海藻在受到干擾后可以迅速占領珊瑚礁。圖源：Jeff Liang）

近日，加州大學圣巴巴拉分校研究團隊在《生態學》期刊上發表了一篇研究論文。研究指出，棲息地形成生物（habitat-forming organisms，如枯樹、珊瑚骨架、牡蠣殼）因擾動而死亡的直立死亡結構是可能影響生態系統恢復過程的物質遺產。許多生態系統受到不同類型的擾動，這些擾動要么會移除生物結構，要么會使其完好無損。研究團隊使用了一個數學模型來量化珊瑚礁生態系統的恢復力如何在結構移除和結構保留擾動事件后受到不同的影響，特別關注從珊瑚到大型藻類的制度轉變的可能性。研究發現，如果死珊瑚骨架為大型藻類提供了躲避草食的避難所，那么它們的復原力可能會大大降低，這是與珊瑚種群恢復相關的關鍵反饋。研究模型表明，死亡珊瑚骨骼的物質遺產擴大了草食動物生物量的范圍，在這個范圍內，珊瑚和大型藻類的狀態是雙穩態的。因此，物質遺產可以通過改變系統驅動因素（食草動物）和狀態變量（珊瑚覆蓋）之間的潛在關系來改變彈性。

該研究調查了兩種擾動對珊瑚礁的影響。研究人員發現，與從風暴中恢復相比，珊瑚更難從白化中恢復，即使這兩種事件的珊瑚死亡率相似。珊瑚白化后留下的珊瑚骨骼似乎為藻類提供了保護，藻類會將生長緩慢的珊瑚邊緣化。

火災、干旱、風暴和熱浪等重大擾動可能會突然殺死構成生態系統基礎的結構形成物種。當這些生物的死亡結構被留下時，這些物質遺產可以改變恢復系統中物種之間的重新定居率和相互作用。例如，直立或倒下的枯樹會影響新的殖民個體在森林中的建立成功，死牡蠣的外殼可以為新的定居幼蟲提供基質，以促進牡蠣礁上的恢復，死亡珊瑚的骨骼既可以作為定居基質，也可以作為大型藻類的港灣，與活珊瑚爭奪珊瑚礁上的附著空間。由于物質遺產可以對生態過程產生強大影響，它們也有可能改變生態系統抵抗干擾和從干擾中恢復的方式，即生態系統的復原力。例如，如果死亡的結構物長時間占據大量的棲息地空間，這些遺產可以延長新侵殖者在受干擾地區重新播種的時間，并延長生態系統恢復其破壞前狀態的時間。或者，如果死亡結構有助于功能不同的生物群落的侵殖，這些結構可能有助于生態系統狀態的制度轉變。

為了更好地理解物質遺產的作用，研究人員可以直接比較移除或保留死亡生物結構的擾動如何影響復原力。一些擾動既殺死了形成結構的生物，又去除了它們的生物結構，在存活的個體之間開辟了未被占用的棲息地（稱為結構去除擾動）。例如，強烈的火災、洪水、風暴、森林砍伐、山體滑坡、雪崩、疏浚和冰沖刷。相比之下，其他擾動殺死了形成結構的生物，但使其結構完好無損，導致活的和死的生物的拼湊或死的個體的密集群落，這可能會限制新侵殖者和幸存個體的空閑空間（稱為結構保留擾動）。例子包括干旱、疾病、捕食者或害蟲爆發、熱應激和缺氧事件。在這項研究中，研究人員使用一個模型來量化珊瑚礁生態系統的恢復力如何在結構移除和結構保留擾動事件后受到不同的影響。研究表明，最初受到死珊瑚結構保護的大型藻類可能會在死珊瑚結構完全侵蝕后很長一段時間內留在珊瑚礁上，從而可能使系統陷入另一種以大型藻類為主的狀態。

自20世紀80年代末以來，加州大學圣巴巴拉分校的研究人員一直在研究法屬波利尼西亞莫雷島周圍的珊瑚及其珊瑚礁生態系統。之前的研究表明，熱帶珊瑚礁可以容納以珊瑚或海藻為主的群落。這些不同的狀態對小擾動有彈性，但大的沖擊會使生態系統在一個稱為滯后的過程中從一個翻轉到另一個。一旦發生這種情況，即使條件允許，珊瑚礁也不會恢復到以前的狀態。系統已經找到了新的平衡。

珊瑚骨架似乎可以保護年輕的藻類免受草食動物的傷害，否則草食動物會控制它。動物無法進入所有的縫隙，因此藻類獲得了傳播的立足點。更重要的是，如果有機會，藻類可以很快超過珊瑚。

珊瑚礁的形成是一個緩慢的過程，珊瑚的死亡通常通過補充來平衡。新的增長將死去的骨骼融入了更大的珊瑚礁結構中。但珊瑚白化不同，它會同時殺死許多珊瑚，尤其是最古老和最年輕的珊瑚，骨骼最終會因侵蝕而變得脆弱。

如果死去的骨骼阻礙了珊瑚的恢復，為什么不簡單地把它們移走呢？珊瑚骨骼有很多好處。它們形成了各種動物的棲息地，一些證據表明，珊瑚礁的結構復雜性與珊瑚更快的恢復有關。

恢復效果實際上取決于這種結構的性質、物質密度、強度和空間布局都會影響珊瑚礁的動力學。

參考資料：

1.Kai L. Kopecky et al, Material legacies can degrade resilience: Structure‐retaining disturbances promote regime shifts on coral reefs, Ecology (2023). DOI: 10.1002/ecy.4006

2.https://phys.org/news/2023-04-moorea-presence-coral-skeletons-reef.html

3.https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/ecy.4006

4.https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36808621/

編譯：Daisy      審核：Sara

此文來源于“海洋與濕地”（OceanWetlands）微信公眾號