狮子、大象、斑马、水牛、蚂蚁和树木，在肯尼亚的一个自然保护区内，都紧密地联系在一个错综复杂的生态网络中。然而，根据 1 月 24 日发表在《科学》杂志上的一项研究，这个网络正在瓦解，因为一个小小的入侵者扰乱了事物的自然平衡。
一种入侵昆虫在奥尔佩杰塔保护区的草原栖息地蔓延，引发了多米诺骨牌效应。该研究的作者之一、佛罗里达大学生物学教授托德·帕尔默 (Todd Palmer) 表示，这场“余波”使得狮子捕猎斑马（它们的主要猎物）的能力下降，并迫使这些大型猫科动物去追捕体型更大、潜在危险性也更高的水牛。此外，其他主要的生态系统变化，如鸟类栖息地丧失和土壤健康状况下降，也可能正在发生。
这项新研究建立在过去工作的基础上，证明了草原生态系统的脆弱性和复杂性。更广泛地说，它表明了互利共生关系（物种之间互惠互利的关系）在世界各地的栖息地中有多么重要。当生物之间的联系被扰乱时，可能会带来严重的保护后果。
变化的地貌
这一切都始于尖哨棘金合欢树（奥尔佩杰塔最常见的木本植物）与本地金合欢蚁之间一项有充分记载的共生关系。金合欢树为蚂蚁提供栖息地和花蜜作为食物。作为回报，蚂蚁会保护树木免受像大象这样的巨型食草动物的侵害，它们会用尖利的叮咬来攻击。这种关系被认为是一项基础关系：一种互利共生关系，通过使金合欢树能够在众多喜爱植物的大型动物中茁壮成长来塑造地貌——但现在它正处于危险之中。
大头蚁是一种具有攻击性和掠夺性的入侵物种，它们通过驱逐本地金合欢蚁来破坏这一基础。当大头蚁来到金合欢蚁巢时，它们会大肆破坏——杀死并消灭本地竞争对手。与它们的本地同类不同，大头蚁对金合欢树没有任何防御作用。结果，大象和其他食草动物更容易啃食这些树木，在大头蚁占据的区域几乎看不到树干。被大头蚁入侵的草原是一个更加开阔的栖息地，很大程度上没有了灌木和林地。
在过去的二十年里，帕尔默和他的合著者一直在观察和研究随着入侵蚂蚁的扩散而发生的这种转变。这让他们开始思考，其他动物是如何受到地貌变化的影响的。在最近的这项研究中，他们聚焦于狮子和斑马之间的捕食者/猎物动态。
狮子是伏击型捕食者，以往的研究表明，它们利用树木的掩护来帮助它们隐藏并突然袭击猎物。奥尔佩杰塔保护区的斑马非常警觉，尽可能喜欢在开阔、视野良好的区域活动。研究结果显示，随着蚂蚁入侵使肯尼亚草原变得更加开阔，狮子似乎失去了捕猎和杀死斑马的机会。此外，这些大型猫科动物似乎也以水牛为食来补充它们的饮食。
帕尔默说：“这种小小的入侵蚂蚁真的重塑了奥尔佩杰塔的物种互动。”“它极大地影响了最具标志性的非洲捕食者——狮子，以及它的主要猎物物种。”
实验与观察
为了得出这个结论，研究团队收集了多年的观察数据，并在该自然保护区进行了长期实验。首先，为了证实大头蚁入侵导致大象啃食增多和金合欢树减少，他们监测了三组共四块大型实验区域。一半的区域位于大头蚁已入侵的区域，另一半则位于蚂蚁尚未到达的区域。在其中一半的区域，他们使用了电围栏来阻止大象和长颈鹿等巨型食草动物进入。三年后，他们评估了这些区域，发现在未围栏的区域，大头蚁存在的区域的可见度是未入侵区域的 2.67 倍。在有无入侵蚂蚁的情况下，围栏区域的可见度没有显著差异，这表明食草动物是造成差异的关键因素。
随后，帕尔默及其同事用 GPS 项圈追踪了六群狮子。他们利用这些数据，在几个月的时间里跟踪斑马的捕杀情况。总共有 55 次记录显示狮子在保护区内捕杀了斑马。通过一种嵌套路径分析（一种类似统计学的奥卡姆剃刀方法），科学家们发现，在没有大头蚁的区域，斑马被捕杀的几率是受入侵区域的 2.87 倍。
在研究期间，研究人员没有发现斑马密度有任何增加。（帕尔默解释说，斑马种群数量更多地受到食物供应的限制，而不是捕食。）更令人惊讶的是，研究人员也没有注意到狮子种群数量下降。对科学家来说，稳定的狮子数量表明捕食者正在依赖替代猎物。事实上，奥尔佩杰塔的土地管理者和测量员收集的其他数据也支持这一点。从 2003 年到 2020 年，斑马在观察到的狮子捕杀中的比例从 67% 下降到 42%。另一方面，水牛在 2003 年的狮子捕杀记录中占 0%，到 2020 年则占到所有捕杀的 42%。
不列颠哥伦比亚大学生态学教授凯特琳·盖诺（Kaitlyn Gaynor）并未参与这项研究，她在一篇配发的评论文章中写道，研究人员“一丝不苟地拼凑出了”肯尼亚中部一种入侵昆虫的原因和后果。正如盖诺所描述的，这项新研究是对一个复杂系统进行的彻底而富有启示性的研究。
然而，帕尔默表示，这项发现存在一些重要的局限性。他们能够显示关联性并提出可能的解释，但他们的许多研究并不能最终证实任何模式，他指出。例如，关于水牛捕杀增加的数据仅仅是相关性的——科学家们无法确定这是否是由入侵蚂蚁造成的。而且，为什么水牛成为了新的首选猎物目前尚不清楚。帕尔默推测，水牛的警惕性比斑马低，因此可能花费更多时间在草原上不太开阔的区域，但需要进一步的研究来探索这一理论，并评估在狮子捕食的新压力下水牛种群是否在发生变化。尽管如此，这项工作对该生态系统的未来具有重大意义。
不确定的未来
到目前为止，狮子种群数量保持稳定，但帕尔默表示，未来情况可能会发生变化。水牛体型较大，对狮子来说是危险的猎物。有可能更多的狮子在改变捕猎策略时会受伤。捕猎水牛通常需要多只狮子合作，可能比捕猎斑马消耗更多能量。从长远来看，这种增加的能量消耗可能会导致幼崽数量减少，种群数量下降。此外，树木覆盖率持续下降，狮子们所有的林地藏身之处都将消失，水牛也将变得更难捕猎。
蚂蚁入侵还使许多其他物种面临风险。帕尔默说，在金合欢树冠上筑巢的织布鸟失去了栖息地。与金合欢蚁相关的蝴蝶可能会消失。极度濒危的黑犀牛依靠金合欢树获取食物，它们可能会面临更大的危险。随着越来越多的树木死亡，碳储存和土壤健康可能会下降——尖哨棘树是豆科植物，可以为土壤增加氮。没有它们，草原草类也可能遭受影响。他说，目前还没有控制大头蚁的明确策略。
帕尔默说，在他研究这个系统的多年里，他看到了部分地貌的彻底转变。“这有点令人沮丧，”他说——但它也是一个关于生物复杂性的重要教训，可以帮助重塑和调整保护工作的重点。“当大多数人想到保护时，他们想到的是保护物种——拯救大象、狮子或斑马。我们较少想到物种互动完整性，”他解释道。他建议，也许是时候将更多精力投入到理解和保护生物之间的联系，而不仅仅是单个动物了。狮子不仅仅是一只狮子，它是生物织物的一部分。为了保持这块生命织物的完整，每一根线都起着作用，即使是卑微的蚂蚁。
生态系统的健康不仅仅取决于谁吃谁，还取决于栖息地的外观，以及哪里有和哪里没有阴凉的藏身之处。因此，最小的昆虫和最强大的捕食者之间的联系，比人们预期的要更牢固，也更脆弱。
