鲨鱼是海洋中的“霸主”，但是你知道吗？海洋健康的维护却非它不可
鲨鱼在稳定其生态系统方面起着至关重要的作用。随着气候变化不断加剧，这一作用可能更加重要。
撰文：AMY MCKEEVER
灰礁鲨是印度太平洋海域的一种常见鲨鱼，主要以短喙鼻鱼为食。摄影：LAURENT BALLESTA，NAT GEO IMAGE COLLECTION
鲨鱼是海洋中最凶猛的掠食者之一，同时也是最脆弱的动物之一。四分之三的公海鲨鱼和鳐鱼物种面临灭绝的威胁，主要是因为过度捕捞。
多年来，科学家们一直警告说，鲨鱼急剧减少可能会带来灾难性的后果。因为鲨鱼是帮助控制食物链的顶级掠食者，所以从逻辑上讲它们是关键物种——对生态系统有巨大影响的物种。没有关键物种，生态系统就会改变甚至消失。
然而，对于鲨鱼来说，长期以来这个观点主要停留于理论层面。鲨鱼和其海洋栖息地很难研究，仅仅是进入水中观察就需要特殊的装备。已知的500多种鲨鱼体型各异，捕食不同的动物，生活在截然不同的环境中，因此几乎不可能精确地确定每一种鲨鱼的影响。
这些复杂问题一直困扰着过去研究者开展有关鲨鱼如何自上而下地影响其生态系统的研究。例如，2007年的一项研究似乎提供了明确的证据，表明北大西洋大白鲨的减少导致了牛鼻鲼的过度繁殖，反过来又导致扇贝、蛤和牡蛎的大量灭绝。不过，科学家们质疑双壳类动物数量的减少是否受到了其他因素的影响，比如海上交通。
“我们想要进行简单的研究，但这是不可能的，”佛罗里达国际大学的海洋生态学者、鲨鱼湾生态系统研究项目的创始人Michael Heithaus说。20多年来，他一直在研究这个位于澳大利亚西部、面积达23000平方公里的保护区。
鲨鱼湾的研究表明，鲨鱼有助于保护其所在的生态系统，但并不一定是作为捕食者，而是作为管理者。鲨鱼能保持生态环境的稳定性和恢复能力，进而减缓气候变化，减小极端天气事件的影响，比如热浪和飓风。
揭秘海洋生态系统
鲨鱼湾是研究鲨鱼与环境互动的理想场所。虎鲨季节性的来到鲨鱼湾，因此研究人员有机会观察其他动物在它们出现和消失时的行为。鲨鱼湾是联合国教科文组织世界遗产，拥有健康的捕食者和猎物种群，以及茂密的温带海草草甸，后者能减缓水流，保持海水清澈，并为许多物种提供栖息地和食物。海草还能捕获二氧化碳（一种强效的温室气体），稳固海底储存二氧化碳的沉积物。一旦二氧化碳被存储在沉积物中，就可以存留数万年。
“我不知道地球上还有哪个地方像这里一样，”莫特海洋实验室的研究科学家Rob Nowicki说，他曾与Heithaus在鲨鱼湾合作研究。“这是大规模测试鲨鱼与环境互动的完美环境。”
自从国家地理探险家Heithaus 1997年启动该项目以来，研究人员一直在收集鲨鱼湾生态系统的所有元素的数据，为理清其错综复杂的关系奠定基础。
2012年发表的一项重要发现表明，虎鲨能将鲨鱼湾的食草动物吓跑，比如儒艮（海牛的近亲）和海龟，进入热带海草草甸，而热带海草的碳吸收效率低于温带海草。换句话说，失去热带海草对环境的危害并不像失去温带海草那么大。
不过，在鲨鱼减少和海龟得到保护的海域，比如加勒比海和印度尼西亚海域，海龟会过度食用海草，破坏人类为减缓全球气候变化而付出的努力，犹他州立大学水生生态学和全球变化实验室的主任Trisha Atwood说。
“在过去的20年里，我们已经意识到，像海草这样的生态系统实际上是地球上最好的碳储库之一，它们吸收碳的速度比任何陆地森林都快，” Atwood说。
2015年，Atwood在2012年研究的基础上展开了研究，结果发现鲨鱼湾的虎鲨还能阻止食草动物扰乱温带海草下方充满碳的沉积物。
“我们并不是说不应该保护海龟，”她说。“我们认为应该保护鲨鱼，这样它们就能帮助管控自己的饮食对象。”
从极端天气中恢复过来
鲨鱼湾还为研究者研究鲨鱼如何使生态系统更能适应气候变化的影响提供了更深刻的认识。
2011年，一场极端的海洋热浪袭击鲨鱼湾，摧毁了大约90%的温带海草，使鲨鱼湾变得更加脆弱。研究人员知道海草需要很长时间才能恢复，因此将其视为一个研究机会。
“我们想知道在鲨鱼湾这个虎鲨被捕捞殆尽的奇怪世界里会发生什么，”Nowicki说。“儒艮能回来完成热浪还未完成的工作吗？”
Nowicki和同事们把海湾的海草床划分成小块，模拟它们在有鲨鱼和没有鲨鱼的情况下如何变化。他们发现，未受到虎鲨保护的海草床最终濒临崩溃。与此同时，鲨鱼巡逻的区域更加稳定，因为鲨鱼为海草提供了更多的恢复时间。
研究表明虎鲨是鲨鱼湾真正的关键物种，可能也是其他地方的关键物种，Nowicki说。
“这清楚地表明，拥有健康的鲨鱼种群对生态系统的稳定非常重要，”研究的合作者Heithaus说。“随着生态系统受到越来越多的打击，我们更应该做的或许是培育完整的捕食者种群，而不是祈祷，希望一切正常。”
综合影响
鲨鱼湾让我们得以了解鲨鱼作为掠食者所扮演的重要角色，但Heithaus表示，现在的问题是这一模式是否适用于全球各地。“你不能只研究鲨鱼，而应该研究生态系统的各个方面。”
例如，Heithaus说，也有证据表明，牛鲨幼崽（可在淡水中活动）将重要的营养物质沉积在大沼泽地上游，但这些营养物质能起到多大作用还有待观察。
Nowicki将生态系统中的鲨鱼多样性比作支撑一座桥的支柱，失去一个物种就相当于切断另一根支撑整个结构的支柱。
“问题是我们不知道什么时候会导致崩溃，”他说。不过，对于像鲨鱼这样的捕食者，“我们需要关注，因为失去它们我们会损失更多。”