1497年,当约翰·卡伯特(John Cabot)在纽芬兰海岸泊船时,船员报告说,只需把水桶浸没在水中就可以捕获到鳕鱼。几个世纪以来,大浅滩(纽芬兰岛东南大西洋浅滩)一直盛产这种鱼类,甚至在1950年代引进了现代化捕捞方式之后,也没有对这种鱼的繁殖造成多大损失。
到了1992年,大浅滩鳕鱼种群的数量开始锐减,导致了40000名渔民失业。然而渔业生态学家早就警告说,过度捕捞将会加速导致鳕鱼的消亡。但人们把他们的警告当成耳旁风,部分原因在于以前对鳕鱼遭受灭顶之灾的预测并不准确。现在,渔业生态学家正在想方设法证明灾难将再次来临,以免空喊“狼来了”。
预测海洋本身也并不容易――海洋幅员辽阔,而且蕴含着许多未知因素,这就需要建立一个模型模拟海洋的生态系统。威斯康星大学麦迪逊分校的史蒂文·卡彭特(Steven Carpenter)博士及同事想到了一个办法:利用湖泊――湖泊是研究海洋生态变化的理想场所。湖泊面积小,随着生态系统的发展,里面会因此产生清晰的界限。从2008年中期,卡彭特的研究小组一直在观测威斯康星州境内6个湖泊的生态变化状况,希望弄清楚生态系统如何从一种状态突然转化成另一种状态的。
正如研究人员所预料的,他们发现由于水体的富营养化,使这些湖泊的水质发生了变化,从清澈状态转变为水华状态(淡水或海洋生态系统中微生物迅速增长的现象),而且变化得很快。当湖水清澈时,水中往往鱼儿成群,而当水华覆盖湖面的时候,鱼及其他水生动物都消失了。那么什么信号可以预示着这样的转变即将来临呢?到目前为止,卡彭特的研究小组认为,观察湖泊中鱼类和浮游生物种群的特征(变异性、分布偏度和自相关性)是否发生变化,可以预测水华是否会茂盛。
但遗憾的是,这对于预算不多的环境项目经理来说不太适用,因为他们不能连续地监视整个生态系统。然而,荷兰瓦格宁根大学的马腾·谢弗(Marten Scheffer)博士的研究表明,他们或许没必要这么做。谢弗的实验室里摆满了装有湖泊水样的瓶子,瓶子里充满了浮游生物。运用适当的统计技术来观测这些水样似乎是一项代价不高的工作,同样可以解释相应湖水的变化情况。
湖水的变化方式特别有趣:这种变化显示出一种所谓的“滞后”效应。这意味着水体从清澈到富营养化,直至整个生态系统突然被毁;然后,一个由藻类植物占上风的状态出现了。然而要想恢复水体的生态环境,仅仅把水体的富营养化恢复到与变化前的状态是不够的,必须将其恢复到相当久远的过去,即湖水清澈时的生态系统。
这有助于解释下列情况:尽管已经进行了15年的保护,大浅滩的鳕鱼却仍未恢复到以前的状态。尽管导致鳕鱼数量锐减的首要原因是过度捕捞,而不是水体中的富营养化,但是那里的水族可能已经习惯于一个稳定的新状态,要想迫使它们脱离这种状态,也许不会那么容易。
资料来源The Economist
责任编辑 绍 衡