夏威夷诞生了一个野生的“freakosystem”
这个夏威夷岛屿上的“freakosystem”是来自未来的警告
四天前发布
Sean MacDonald
一个由来自其他地方的物种混合而成、全新的生态系统在夏威夷的O'ahu岛上出现。（Credit: Sean MacDonald)
前所未见的生态系统正在被人类意外地创造出来。 它们为我们提供了对未来本质的严峻审视。
深入O'ahu岛（夏威夷第三大岛）的森林，你会发现自己穿梭在浓密的灌木丛中，那里充满了胡椒、肉桂和番石榴树的浓郁香味。
“这里很美”，怀俄明大学的生态学家 Corey Tarwater 说道。 她自 2014 年开始研究O'ahu的生态系统。 你能听到淡绿色莺雀“cheww-chewww”的歌声，以及红嘴相思鸟几乎像电流般的鸣叫声。“周围还有非常可爱的蜥蜴，”Tarwater 补充道。“这些高度结构化的森林里有着令人惊叹的热带植物物种。”
Tarwater 说，对于在O'ahu山区小径上徒步旅行的人来说，这些是触手可及的令人兴奋的荒野。 然而，她补充说，一切都不像表面看起来的那样。“除非你研究它们，否则你不会知道，如果你在檀香山周围的任何森林中行走，那里都不会有一种本土植物物种。”
现在，O'ahu的低地森林几乎完全丧失了在人类到达之前生长了数百万年的植物和动物。 殖民者通过砍伐树木建造农场以及引入贪婪的捕食者和携带疾病的动物 导致了物种灭绝。 如今，这些热带森林是由来自地球各个角落的非本地物种拼凑而成：巴西胡椒树、印度尼西亚肉桂以及来自喜马拉雅山脉和澳大利亚的蔷薇。 包括Tarwater之前提到的所有鸟类在内的大部分动物也是外来物种。
如果你把所有人都从地球上移除，夏威夷未来的进化生态轨迹将会截然不同——Jens-Christian Svenning
O'ahu岛多山的地形（电影《侏罗纪公园》和《金刚》中唤起英雄气概、不受束缚的荒野的拍摄地）在“各个层面上”都受到人类行为的影响，巴西生态学家Jef Vizentin-Bugoni说道。 他在 Universidade Federal de Pelota 与 Tarwater 一起研究了该岛屿的鸟类。 他回忆起 2017 年抵达该岛时，他的期望是如何被颠覆的。 他渴望看到夏威夷著名的吸蜜鸟，这是一组色彩鲜艳的本土鸟类物种，在世界其他任何地方都不存在。 相反，他首先遇到的是一阵不熟悉的红色和白色羽毛，后来发现那是一只红耳鹎，一种原产于从印度到中国南方地区的鸟类。
“我跟着它在树木间飞来飞去，直到它停下来吃一种我立刻认出的水果——番石榴，一种原产于巴西的植物，”他说。“那一刻捕捉到了夏威夷正在发生的事情的本质：一种南美植物被一种亚洲鸟类在偏远的太平洋岛屿上食用。”
这些外来物种大多是在过去一两个世纪到达的，并且或多或少是随机地聚集在一起——有些是逃脱的宠物，另一些是废弃农场的遗迹。 然而，与狐狸和海鸥在城市环境中为了生存而拼命寻找食物不同，O'ahu的森林显示出结构和组织的迹象。
Jef Vizentin-Bugoni
O'ahu岛上的本土 Freycinetia arborea 的果实 (Credit: Jef Vizentin-Bugoni)
只在一起生活了一个世纪的鸟类承担了专业的角色，例如传播本土植物的种子，这些种子曾经由现在已经灭绝的鸟类传播。在 2019 年的一项研究中，Tarwater 和 Vizentin-Bugoni 分析了岛上鸟类的饮食模式和种子传播，以了解它们与一个在数千年内共同进化而成的、结构稳定且原生的生态系统相比如何。
“如果我将我在O'ahu 看到的东西与我在亚马逊中部看到的东西进行比较，这些相互作用是否具有相同的组织？” Vizentin-Bugoni 问道。“令我们惊讶的是，答案是肯定的。”
人造生态系统
在过去的几十年里，生态学家记录了像O'ahu 这样的“新兴”或“新型生态系统”的出现。 广泛地说，新型生态系统可以定义为“由于人类活动而偏离自然基线的自主、野生生态系统”，奥胡斯大学的生态学家Jens-Christian Svenning解释说，他研究这些生态系统。 新型生态系统可能包含历史上从未见过的物种组合：一些本土物种与其他人类引入的超出其历史记录范围或因气候变化而迁移到新地点的物种一起生活。
人类也可能改变环境本身，通过重塑景观或改变环境化学成分来创造新的栖息地。 例如，在荷兰海岸，海洋生态学家 Laura Govers 记录了 在 20 世纪中期建造的堤坝和海堤等海岸防御系统如何创造了一系列咸水湖，外来物种在这些湖泊中蓬勃发展。
在过去的十年里，科学家们一直在研究O'ahu岛，将其视为一个“神奇的水晶球”，可以让我们一窥地球未来的景象——Jef Vizentin-Bugoni
在巴西，为了农业而清理的热带雨林后来变成了淡水洪泛区，被称为 várzeas，这里是新的物种混合的家园。 同样，废弃的采石场可以注满水，变成深湖，甚至矿山也变成了有价值的栖息地。
加拿大维多利亚大学的生态学教授 Eric Higgs 说，苏格兰城市爱丁堡和格拉斯哥之间的一个废弃的页岩油矿留下了一座由石头组成的山。 Higgs 说，至少在一个世纪的时间里，成堆的石头通过自然组合过程形成了一个新的生态系统。 它现在是一个受到特别保护的区域，那里栖息着稀有植物，例如早紫兰和结珍珠草的微小白色花朵。
与动物园和植物园（也包含跨越全球的植物和动物拼贴）不同，像O'ahu 岛上的新型生态系统并不依赖人类不断种植和维护。 Svenning 说，它们现在作为自我维持的系统而存在。“这些是野生的，但_已经改变的_生态系统，”他说。 它们已经通过了一些临界阈值，这意味着它们不太可能回到以前的状态。“如果你把所有人都从地球上移除，夏威夷未来的进化生态轨迹将会截然不同，”他说。
那么地球上已经有多少面积被这些新型生态系统覆盖了呢？ 一些分析得出了惊人的数字——在 2013 年一本关于新型生态系统的书中，研究人员认为世界上 30-40% 的陆地生态系统已经转变为新型状态。 Svenning 的一项研究预测，到 2100 年，地球上一半的土地将是新型的。
Jef Vizentin-Bugoni
研究人员在 Kahanahaiki 的一个地点进行实地调查，研究O'ahu岛上不寻常的生态系统 (Credit: Jef Vizentin-Bugoni)
然而，这些数字——就像围绕“新型生态系统”的大部分内容一样——在生态学家中仍然存在很大的争议。批评者认为，科学家通常无法清楚地定义何时已经超过了新颖性的阈值。 Svenning 说，有很多情况是“有点临界的”。 例如，佛罗里达州和日本的发电厂正在排放温水，这些温水创造了热带微环境，其中物种的丰富性和多样性是周围较冷的水域中所没有的。
“它们不依赖于直接的积极管理，”像动物园一样，Svenning 说。“但它们仍然依赖于正在进行的人类活动才能存在，对吧？”
夏威夷的自然实验室
Vizentin-Bugoni 说，在过去的十年里，科学家们一直在研究O'ahu岛，将其视为一个“神奇的水晶球”，如果人类继续破坏环境并导致物种灭绝，它可以让我们一窥地球未来的景象。
数百万年来，夏威夷群岛的偏远位置（距离其最近的邻居（美国本土）约 2,000 英里（3,200 公里））使其成为独特物种出现的培养皿。 在这些岛屿最初从海洋中出现，成为3000 万到 50 万年前从火山中喷发出的毫无生机的岩石之后，植物和动物极少到达那里。 迁徙的鸟类是一个例外，还有它们在粪便中留下的种子。
因此，夏威夷的植物和留在那里的鸟类在很大程度上与世界其他地方隔离进化，从而导致了在地球上其他任何地方都找不到的物种的进化，从“不会飞的朱鹭到捕鸟的猫头鹰”，人类学家 Todd Braje 在他 2024 年出版的《了解危险的地球》一书中写道。 在没有任何哺乳动物或大型掠食者的情况下，独特的鸟类进化出来以填补不同的生态位，例如 moa-nalo（正如 Braje 所称的“不会飞的大型鸭子”），它们长到 2 英尺（0.6 米）高，并帮助传播大种子和循环岛屿上的养分。
我们喜欢把O'ahu岛看作是对所有其他太平洋岛屿和夏威夷群岛的警示故事。 这是你不希望发生的事情——Corey Tarwater
美国鸟类保护协会称，在进化后生活在夏威夷且地球上其他任何地方都没有的 142 种鸟类中，现在有 95 种已经灭绝，包括 moa-nalo。 植物和无脊椎动物的类似趋势为它赢得了“世界灭绝之都”的称号。
根据科罗拉多大学保护科学家 Liba Pejchar 领导的2020 年的一项研究，夏威夷群岛是各国在世界范围内面临的外来物种问题的“缩影”。 人类的到来——大约 1000 年前第一批波利尼西亚水手的小团体，后来是 1778 年的欧洲人——导致了森林清理和老鼠、狗和牛的引入。 对于鸟类来说，今天最大的威胁是蚊子，自 1800 年代以来，蚊子传播了鸟类疟疾，这种疟疾一次叮咬就可以杀死本土鸟类。
“我们喜欢把O'ahu岛看作是对所有其他太平洋岛屿和夏威夷群岛的警示故事，”Tarwater 说。“这是你不希望发生的事情。”
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一只红耳鹎，它的原生范围从印度延伸到中国南方，正在O'ahu岛上食用引进的番石榴 (Credit: Jef Vizentin-Bugoni)
毫不奇怪，当 Tarwater 开始一丝不苟地标记夏威夷鸟类时，非本地物种的名声很差。“当我们刚开始在O'ahu 岛上工作时，有人问我们为什么不直接射杀[非本地]鸟类，”Tarwater 说。 但是，通过观察它们，她和 Vizentin-Bugoni 的团队发现，几种最后残存的本土结果植物，例如在高山上勉强生存的紫红色浆果 uki'uki，完全依赖于非本地鸟类来传播种子。
“它们如此嵌入这些系统中，这让我们感到震惊，”Tarwater 说。 不过，她说，这是一把“双刃剑”。“不幸的是，它们也会传播我们的非本地植物，”她说——这反过来又会挤掉濒临灭绝的本土植物。
在调查了自我组装的丰富网络十年之后，Tarwater 和 Vizentin-Bugoni 都惊讶地发现生态系统在多大程度上融合在一起。 在 2020 年的一篇论文中，Tarwater 表明，非本地鸟类的特征和身体在它们入侵的地区发生了变化——例如，有些鸟类的喙较小，更适合食用O'ahu岛上的较小水果。 在O'ahu岛上，你现在可以看到由众多物种组成的神秘鸟群一起起飞寻找水果。 这种行为在亚马逊地区也能看到，但在O'ahu 岛上，鸟群由来自世界各地的鸟类组成，从喜马拉雅山脉到南美洲。
“无法修复”的生态系统
对于我们在O'ahu 岛上看到的深刻且不可逆转的变化环境，最直观的名称可能并非来自科学家，而是来自 Higgs 年幼的女儿：她将它们称为“freakosystems”，他说。 自从这些奇怪的地方在 20 世纪 90 年代后期开始获得认可以来，最大的问题是环保主义者应该对它们做什么。
入侵物种
人类有意识地和无意地将无数种动物、植物和其他生物引入了非本土生物群落。 根据联合国政府间生物多样性和生态系统服务科学政策平台 (IPBES) 的说法，虽然大多数新增物种是无害的，但已发现超过 37,000 种物种会损害本土物种、栖息地和生态系统，从而被贴上入侵标签。
IPBES 称，在全球范围内，入侵性非本土物种是全球生物多样性丧失的五大驱动因素之一，导致了全球 60% 的物种灭绝，并造成了价值4230 亿美元（3230 亿英镑）的损失。
Higgs 说，恢复生态学家一直站在回答这个问题的前沿。 传统上，这些科学家的目标是将退化的景观恢复到某个参考点——通常，在美洲，这是在欧洲殖民地开始在美洲出现时设定的。 这个想法是将生态系统恢复到受干扰或人类出现之前的状态。
但是在许多地方——包括像夏威夷和新西兰这样的岛屿，那里有如此多的动植物物种已经灭绝，并且非本地物种已经传播得很远——很明显不可能让时光倒流。 Higgs 说，这种“实际不可恢复性”成为了新型生态系统的标志。
面对这些挑战，生态学家开始质疑遵循传统的保护策略（例如根除非本地“入侵性”物种）的用处，这些物种通常被定义为危害其新环境的引入物种。 但是，在变化很大的环境中，识别哪些物种是这些物种并不总是容易的。
Jef Vizentin-Bugoni
一位研究人员从O'ahu岛上的雾网中取出了一只捕获的鸟 (Credit: Jef Vizentin-Bugoni)
例如，在美国南部和澳大利亚漫游的成群的野生驴或“burros”是几十年前被放生的、曾经广泛用于矿山和工厂的役用动物的后代。 在野生驴和马与本地食草动物竞争并过度放牧植物的地方，一些地方政府诉诸大规模捕杀。
但是研究表明，驴还会在许多情况下挖水坑（称为井或“驴洞”），这些水坑提供了干燥地区唯一的供水来源，那里的温度可以达到近 50 摄氏度 (122F)。 在横跨美国和墨西哥北部的索诺兰沙漠中，这些洞穴支持着 50 多个其他物种，包括鸟类和大型本地哺乳动物，例如骡鹿。 甚至有人观察到美洲狮吃驴。
与此同时，在澳大利亚，从野生马和驴到骆驼和水牛，引入的大型动物通常会使干燥地区在功能上更类似于古代，当时 200 公斤（440 磅）的巨型袋熊在该国境内挖洞，Svenning 的研究表明。
然而，对于从小就被培养成重视原始环境，并且很久以前就了解了入侵黑鼠或甘蔗蟾蜍造成的破坏的自然爱好者来说，新型生态系统挑战了许多驱动了几十年保护工作的基本价值观。 2011 年，当作家 Emma Marris 出版了有影响力的书籍《Rambunctious Garden》（探索新型生态系统）时，评论家回应说她允许“破坏自然”。 像 Marris 一样，许多城市社区已经开始热爱在他们当地社区中出现的新型环境。 例如，Sutro 山是一片非本地桉树林，已经成为旧金山广受欢迎的公园，Higgs 说。
随着气候变化和自然流失的持续，生态学家正在调整他们的语言，以承认许多生态系统都具有“新颖元素”或“生态新颖性”的程度。 2025 年 3 月研究人员发布的一张新地图 追踪了气候变化如何改变地球上的生态系统，关键动物的流失以及入侵物种取代了本土植物。 奥胡斯大学 Svenning 实验室的研究员 Matthew Kerr 制作了这张地图，他说他发现新型栖息地现在真正具有全球性，超过一半的地球土地发生了高度变化：“这延伸到保护区，”他说，包括自然公园和海洋保护区。
为了回应这些发现，德国拜罗伊特大学的生态学家 Anna Walentowitz 写道，生态新颖性现在是地球的“新常态”，迫使我们质疑我们今天如何保护自然。
发现什么有效
Vizentin-Bugoni 说，至少O'ahu岛正在教会我们重要的经验，这些经验可以帮助保护其他尚未如此退化的环境，包括其他本土生态系统仍然更健康的岛屿。 研究强调了某些物种，因为它们最有可能对周围的生态系统造成危害，因此敲响了警钟。
Jef Vizentin-Bugoni
可以在O'ahu 岛上收集到来自世界各地的水果 (Credit: Jef Vizentin-Bugoni)
“对于植物来说，最有可能成为问题的是那些结果时间长且种子小的植物，”他说。 这两个特征都会增加被鸟类吃掉并迅速传播的机会。
在O'ahu 岛本身，对新型生态系统的研究正在指导更多非常规的保护策略。 Tarwater 解释说，大多数土地管理者都致力于通过从“这些微小的恢复地点”中精心移除入侵植物物种来保护87% 面临灭绝威胁的本土植物。 虽然这使得本土植物能够在没有竞争的情况下生长，但这些光秃秃的区域很快就变成了没有鸟类的区域，她说。“这些地区没有足够的水果来吸引它们，如果它们是剩下传播水果的唯一东西，这对[本土植物]来说不是好事。”
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为了让鸟类传播本土植物，O'ahu 岛的团队试图欺骗它们。 Tarwater 说，他们使用扬声器播放 “我们知道是非常好的种子传播者的鸟类”的叫声，以引诱它们到仍然有本土植物的恢复地点。“一旦它们到了那里，它们就会说：‘哦，嘿，看看那个水果！’然后它们就会吃掉它。” （阅读科学家如何在世界其他地方用声音诱回物种）。
这些策略与非本地鸟类合作以帮助保护剩余的本土植物的小块区域——尽管许多角色，例如 moa-nalo 传播大种子，仍然没有得到填补，因为没有非本地物种足够大。
所有这些使得弄清楚如何处理这些新型栖息地变得很困难。“这很复杂，取决于恢复的目标，”Tarwater 说。 她说，一位专注于本土植物的自然资源保护主义者可能会尽可能多地根除非本地竞争者。“但是，如果你有兴趣保护一种本土蜗牛或一些其他物种，那么[非本地植物]可能是它们目前赖以生存的栖息地。”
虽然新型生态系统仍然存在争议，但在O'ahu 岛上，自然资源保护主义者和土地管理者对本土和非本地物种的看法变得不那么黑白分明了，Tarwater 说。
“我们知道新型生态系统的挑战将继续存在，并且可能会增加。 我们知道它不像它们是好是坏那么简单。”
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