千萬IP創(chuàng)科普 科技人才話強國丨基于食物鏈的植被修復(fù)增效方案

如何有效應(yīng)對生態(tài)系統(tǒng)退化的問題，實現(xiàn)高效、可持續(xù)的生態(tài)修復(fù)？這不僅關(guān)乎中國式現(xiàn)代化建設(shè)中人與自然的和諧共生，也對全球的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。

傳統(tǒng)上，人們認為只要停止對自然的破壞并改善環(huán)境條件，生態(tài)系統(tǒng)就會自然恢復(fù)。這種理論被稱為“上行效應(yīng)”，其核心思想是從食物鏈的底層開始逐步恢復(fù)，最終重建整個生態(tài)系統(tǒng)。然而，許多基于“上行效應(yīng)”的修復(fù)項目在投入了大量時間和資源后，效果仍然參差不齊，甚至無法完全恢復(fù)原有生態(tài)環(huán)境。

打破傳統(tǒng)思維，重建生態(tài)系統(tǒng)

面對這些難題，復(fù)旦大學生物多樣性與生態(tài)工程教育部重點實驗室的賀強教授團隊多年來致力于探索和破解生態(tài)修復(fù)中成效不一的原因。

曾經(jīng)的長江口崇明東灘濕地是一個水草豐茂、魚鳥成群的生態(tài)樂園。然而，上世紀九十年代，入侵植物互花米草的到來打破了這一和諧。這種外來植物迅速占據(jù)了原本屬于本土植物海三棱藨草的生存空間。為了恢復(fù)濕地的原貌，人們按照傳統(tǒng)的“上行效應(yīng)”理論，鏟除互花米草，并重新種植海三棱藨草，希望通過這一方式讓濕地重現(xiàn)生機。然而，事實卻并不如人們所愿。

這一現(xiàn)象引起了復(fù)旦大學賀強教授的關(guān)注。他帶領(lǐng)團隊在東灘濕地開展了實驗，通過紅外相機監(jiān)控發(fā)現(xiàn)了“真兇”。原來，濕地里潛藏著大量的小螃蟹，它們白天躲藏不動，夜晚則大批出動，將種植的海三棱藨草幼苗啃食一空。為了進一步驗證這一發(fā)現(xiàn)，團隊進行了更多實驗，結(jié)果表明，如果不加以控制，這些小螃蟹會迅速消耗掉海三棱藨草。然而，當水鳥——這些螃蟹的天敵被引入時，情況有所不同，植被恢復(fù)得更好。

這一發(fā)現(xiàn)促使賀強教授重新思考傳統(tǒng)的生態(tài)修復(fù)理論。過去，人們普遍相信“上行效應(yīng)”，即通過恢復(fù)植被來重建生態(tài)系統(tǒng)的健康。然而，賀強教授提出了“下行效應(yīng)”的重要性，認為通過管理動物，尤其是植食性動物，可能更有效地促進植被恢復(fù)。

研究發(fā)現(xiàn)，在自然生態(tài)系統(tǒng)中，植食動物有時可以增加植物的多樣性，但在退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)階段，它們卻往往起到相反的作用。原因在于，修復(fù)區(qū)域的初級生產(chǎn)力較低，而植食動物的密度卻遠高于自然區(qū)域。這種情況下，植食動物更容易消耗掉那些本已稀少的植物，此時它們的數(shù)量還未被更高營養(yǎng)級的肉食動物控制，從而抑制了植物多樣性的恢復(fù)。該項研究成果也發(fā)表在《科學》雜志上。

隨后，為將理論成果應(yīng)用于實際環(huán)境，賀強教授團隊展開進一步實驗，他們發(fā)現(xiàn)捕食性水鳥通過抑制蟹類的植食作用和土壤擾動，促進了長江口濱海濕地的恢復(fù)，在生態(tài)修復(fù)實踐中驗證了“下行效應(yīng)”理論。

這項研究具有深遠的意義，不僅突破了傳統(tǒng)生態(tài)修復(fù)理論的局限，更為全球生態(tài)保護和修復(fù)提供了新的路徑。通過揭示“下行效應(yīng)”的關(guān)鍵作用。這一發(fā)現(xiàn)有望推動更高效、可持續(xù)的生態(tài)管理策略，使得生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)更加精準和有效，最終為全球環(huán)境的健康和可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻。

文：牛明澤 四川大學博士

審稿：祝葉華 清華大學環(huán)境工程博士