大规模死亡事件的生态后果


澳大利亚的丛林大火让人们越来越关注一个日益频繁的问题。


为了理解大死亡的影响,研究人员对野猪尸体进行了实验。

布兰登 · 巴顿,密西西比州立大学,CC BY-ND

作者: 来自密西西比州立大学的布兰登 · 巴顿和艾比 · 琼斯

这场史无前例的野火在澳大利亚肆虐,不仅摧毁了人类的生命,杀死了数亿只动物-也许数十亿在一切结束之前。

在这场灾难中,燃烧不是死亡的唯一原因。许多动物逃离了火焰,却死于成千上万的栅栏和道路。其他人现在可能还活着,但是,没有他们的家、食物和水,很可能很快屈服于元素

不幸的是,大量动物死亡变得越来越频繁。全球变化 -- 包括人类造成的气候、土地使用、火灾制度和其他因素的变化 -- 可能在很大程度上是造成大规模死亡事件的频率和强度增加跨越各种动物。

这是 2015年的情况,当时反常的温暖和潮湿的天气允许正常的良性细菌在哈萨克斯坦消灭 200,000 只赛加羚羊几周后。类似地,一次雷击导致 323 只驯鹿死亡在 2016年,另一个去年有 200 人挨饿在不合时宜的雨过后,他们的食物立刻留下了一层无法穿透的冰层。而且,连续五年,成千上万只饥饿的海鸟被冲上阿拉斯加。这些只是最近的几个例子。

那么,当一切都同时死去时会发生什么呢?

死亡事件的实验方法

我们的研究小组研究大规模死亡事件的生态后果 -- 简称 MMEs。

研究 MMEs 是困难的,因为它们是不可预测的,并且可能发生在世界任何地方,这使得研究实际事件在后勤上具有挑战性。即使我们可以跳上飞机,快速前往遥远的大规模死亡事件,我们也没有关于生态系统以前是什么样的数据,所以得出结论几乎是不可能的。

为了克服这一障碍,我们与野生动物生物学家合作马库斯 · 拉什利大卫 · 梅森在佛罗里达大学承担在大型实验中用数千磅腐肉模拟大规模死亡事件的肮脏任务。

2019年,捕猎者捐赠了近 15,000镑的野猪尸体来模拟俄克拉荷马州的大规模死亡事件。 布兰登 · 巴顿,密西西比州立大学,CC BY-ND

2019 春天,我们开始了迄今为止最大的实验,在俄克拉荷马州部署了近 15 吨尸体。我们的第一个挑战是找到一个大的 -- 而且合乎道德的 -- 尸体来源。我们与专业捕猎者合作,他们正在清除野猪,这是一种有可能破坏作物,传播疾病,对野生动物产生负面影响。这些野猪是为了保护目的而被困住的。我们能够很好地利用它们,而不是让它们的尸体被浪费掉。

我们想知道越来越多的腐肉是如何影响分解的,这可能会改变生态系统或促进病原体的传播。在尸体到达之前,我们识别了地块,并对最初的土壤、微生物、植物、昆虫和野生动物进行了采样。这提供了重要的基线信息,在现实世界的大规模死亡事件中是不可用的。

尸体到达后,真正的工作开始了。猪有臭气熏天的名声是有原因的,野猪 -- 尤其是几吨死猪 -- 不是一种令人愉快的景象或气味。我们小心翼翼地将每具尸体放在预定的地块上,平均约 70镑。一些地块接收了一头代表 “正常” 死亡事件的猪; 其他人收到了 10 具代表 MME 的尸体。

腐烂的尸体成为苍蝇和其他昆虫的天堂。

很快,地块上到处都是苍蝇,秃鹫在上面盘旋。我们在头几天监测了分解,这是迄今为止最可怕的。食腐动物撕碎了一些尸体,把它们的残骸拖到附近的森林深处。未清除的尸体在爆裂前被气体膨胀,并在里面露出数百万只扭动的蛆。

在此期间,我们记录了分解速率,监测了昆虫和清道夫游客,并收集了微生物样本来检测致病细菌。在接下来的几周里,微生物、昆虫和食腐动物完成了他们的工作,很快除了骨头和皮毛什么也没留下。我们将对这个实验进行几年的监测,以确定大规模死亡的长期生态系统后果。

研究人员监测了模拟大规模死亡事件中的尸体。 布兰登 · 巴顿,密西西比州立大学,CC BY-ND

许多人同时死亡后会发生什么

我们集团的字段,实验室理论的调查显示,大规模死亡事件以两种一般方式影响生态系统。

首先,从生态系统中移除的数百或数千个体的数量意味着它们在环境中的角色也消失了。

在澳大利亚,多达一半的考拉种群在一些地区已经被大火烧毁。除了作为国家的象征和生态旅游的来源,考拉作为少数能够消耗和回收桉树植物营养的动物之一,对生态系统很重要。考拉的广泛死亡意味着食物链的重大突破 -- 没有留下任何东西可以吃桉树。

同样,小型哺乳动物、兔子和袋鼠的大规模死亡意味着很少有猎物会留下来像野狗这样的捕食者在现在贫瘠的土地上,他们可能会努力避免饥饿。火灾也杀死魅力较小的物种,如昆虫和蝙蝠,两者对授粉都很重要,它们的损失可能对火灾后的植物群落构成挑战。如果没有这些动物和其他动物的参与,澳大利亚的生态系统无疑会发生变化。

其次,大规模死亡事件造成的大量腐烂尸体将对环境产生影响。

虽然澳大利亚的一些动物将被大火吞噬,它们的身体很快变成灰烬,但那些在火焰之外遭遇命运的动物将开始分解。在正常情况下,腐肉会触发食腐动物涌向尸体,食用肉和回收营养进入生态系统。

在 2016年的一次模拟大规模死亡事件中出现了一条蛆河。 布兰登 · 巴顿,密西西比州立大学,CC BY-ND

然而,袋鼠、考拉和其他大型动物的持续大量死亡将产生比食腐动物 -- 老鹰、野狗和一种被称为果阿纳斯的爬行动物 -- 能跟上的更多的尸体。尸体不会迅速消失,而是可能成为细菌和昆虫的繁殖地。这令人担忧,因为其中许多可能影响人、野生动物和牲畜的病原体,苍蝇可以远距离传播病原体。事实上,在先前的实验中,我们模拟的 MMEs 产生了足够的苍蝇来覆盖地面蛆河

我们的工作还揭示了大规模死亡事件可以通过中毒土壤和重建植物群落。当尸体分解时,它们会释放气体,溢出土壤吸收的液化残留物、酸性体液和微生物的混合物。当这种情况集体发生时,毒性可以杀死植物,包括树木。我们未发表的数据反复显示 MMEs 改变了土壤微生物群和土壤养分。这些影响能持续多久还不得而知。

在模拟 MME (左) 几周后,只剩下骨头和皮毛。分解过程中渗入土壤的化学物质会产生一个 “尸体岛”,杀死植物和树木 (右)。 艾比 · 琼斯和布兰登 · 巴顿,密西西比州立大学,CC BY-ND

什么能帮助生态系统恢复正常

MMEs 对生态系统的影响是复杂的,但有一件事在我们的多项研究中是一致的: 健康的清道夫种群减少了大规模死亡事件的影响。

清道夫喜欢秃鹫,郊狼野狗是世界上最受迫害的动物群体之一,但它们提供了关键生态系统服务。当清除剂出现在我们的实验中时,尸体会被迅速消耗或拖走,产生较少的蛆和苍蝇,向土壤中渗透较少的化学物质, 对植物和生态系统的影响较小。

研究人员使用围栏和鸟网将秃鹫和郊狼拒之门外,以更好地理解食腐动物的作用 -- 以及失去它们的后果。 布兰登 · 巴顿,密西西比州立大学,CC BY-ND

虽然地球生态系统可能无法避免未来的大规模死亡事件,但一个明显的优先事项是保持我们拥有的生物多样性 -- 包括清理混乱的食腐动物。

在澳大利亚,野狗、鹰和戈安娜种群可能受益于这些火灾提供的大量腐肉。不幸的是,膨胀的清道夫数字可能会导致更多的问题。当腐肉最终消失时,这些过量的食腐动物可能会被迫在人口稠密的地区寻找食物,导致冲突和袭击家畜。这些火灾的这种间接后果很难预料。

然而,可以肯定的是,烟雾散去后出现的生态系统将会截然不同。

布兰登 · 巴顿,生物科学助理教授,密西西比州立大学艾比 · 琼斯,生物科学研究生,密西西比州立大学

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