Department of Zoology, Stockholm University, Stockholm, Sweden.
J Anim Ecol. 2010 Jul;79(4):785-94. doi: 10.1111/j.1365-2656.2010.01678.x. Epub 2010 Mar 10.
中捕食者释放假说(MRH)认为,顶级捕食者对中捕食者的抑制是生态系统的关键功能,对食草动物猎物具有级联影响,但仍有待证明这种自上而下的级联效应对生态系统的大规模结构产生影响。
利用生态系统假说(EEH)预测,区域生态系统结构由自上而下的开发和自下而上的生产力决定。与 MRH 相反,EEH 假设,在具有三个营养级的生态系统中,捕食者之间的干扰对生态系统的结构几乎没有影响。
我们利用一个三级北方生态系统中顶级捕食者的再定殖作为一个自然实验,来检验大规模生物量分布和种群趋势是否支持 MRH。受 EEH 的启发,我们还检验了自上而下的干扰和自下而上的生产力是否影响区域生态系统结构。
我们使用芬兰野生动物三角计划的数据,该计划在一个 20 万平方公里的研究区域内监测了 17 年的顶级捕食者(猞猁,Lynx lynx)、中捕食者(红狐,Vulpes vulpes)和猎物(山地野兔,Lepus timidus)的丰度,该研究区域涵盖了明显的生产力梯度。
当狐狸的生物量低于预期时,即猞猁的生物量较高时,而当狐狸的生物量高于预期时,野兔的生物量则低于预期。因此,在干扰控制狐狸数量的地方,猞猁对野兔数量的间接积极影响如 MRH 所预测的那样。变化率表明,随着猞猁的扩张,狐狸的生物量逐渐减少。
猞猁的状况导致了生态系统结构的转变。在“干扰生态系统”中,猞猁和野兔的生物量随着生产力的增加而增加,而狐狸的生物量则没有增加。在“中捕食者释放生态系统”中,狐狸的生物量随着生产力的增加而增加,但野兔的生物量则没有增加。因此,对生物量的自上而下的控制并没有对生产力的变化做出反应。这满足了 EEH 的一个关键预测。
我们的结论是,涉及顶级捕食者、中捕食者及其猎物的级联可以决定大规模的生物量分布模式和区域生态系统结构。因此,为了理解陆地生态系统结构是如何形成的,必须考虑营养级内的干扰。