鲨鱼在稳定其生态系统方面发挥着至关重要的作用。随着气候变化的增加，这一作用可能变得更加重要。
作者：AMY MCKEEVER
灰礁鲨是印度太平洋上常见的鲨鱼，主要以短鼻鱼为食。摄影：LAURENT BALLESTA，NAT GEO IMAGE COLLECTION
鲨鱼是海洋中最凶猛的捕食者之一，也是最脆弱的动物之一。公海上四分之三的鲨鱼和鲭鱼物种面临灭绝的威胁，主要是由于过度捕捞。
多年来，科学家们一直警告说，鲨鱼的急剧减少可能会带来灾难性的后果。因为鲨鱼是帮助控制食物链的顶级捕食者，所以它们在逻辑上是关键物种 - 对生态系统产生巨大影响的物种。没有关键物种，生态系统可能会改变甚至消失。
然而，对于鲨鱼来说，这个想法长期以来在很大程度上是理论上的。鲨鱼及其海洋栖息地很难研究，只需要特殊的设备才能进入水中观察它们。已知有500多种鲨鱼大小不同，捕食不同的动物，生活在非常不同的环境中，几乎不可能确切地确定每条鲨鱼的影响。
这些复杂的问题困扰着过去的研究人员，他们自上而下地研究鲨鱼如何影响他们的生态系统。例如，2007年的一项研究似乎提供了明确的证据，证明北大西洋大白鲨的减少导致了牛鼻鳐的过度繁殖，这反过来又导致了扇贝、蛤蜊和牡蛎的大规模灭绝。然而，科学家们质疑双壳类动物数量的下降是否受到其他因素的影响，例如海上交通。
"我们想做简单的研究，但这是不可能的，"佛罗里达国际大学的海洋生态学家、鲨鱼湾生态系统研究项目的创始人迈克尔·海特豪斯（Michael Heithaus）说。20多年来，他一直在研究西澳大利亚州23，000平方公里的保护区。
鲨鱼湾的研究表明，鲨鱼有助于保护它们的生态系统，但不一定是捕食者，而是管理者。鲨鱼可以保持环境的稳定性和复原力，从而减缓气候变化，减少热浪和飓风等极端天气事件的影响。
揭示海洋生态系统
鲨鱼湾是研究鲨鱼与环境相互作用的理想场所。虎鲨季节性地来到鲨鱼湾，因此研究人员有机会观察其他动物在出现和消失时的行为。鲨鱼湾是联合国教科文组织世界遗产，拥有健康的捕食者和猎物物种，以及茂密的温带海草草甸，可减缓水流，保持水清澈，并为许多物种提供栖息地和食物。海草还可以捕获二氧化碳，一种强效的温室气体，并稳定在海底储存二氧化碳的沉积物。一旦二氧化碳储存在沉积物中，它可以储存数万年。
"我不知道地球上还有什么地方是这样的，"莫特海洋实验室（Mott Marine Laboratory）的研究科学家罗布·诺维奇（Rob Nowicki）说，他曾与海特豪斯（Heithaus）合作开发鲨鱼湾（Shark Bay）。"这是大规模测试鲨鱼与环境相互作用的完美环境。
自1997年国家地理探险家Heithaus启动该项目以来，研究人员一直在收集鲨鱼湾生态系统所有元素的数据，为复杂的关系奠定了基础。
2012年发表的一项重大发现表明，虎鲨可以吓跑鲨鱼湾的食草动物，如儒艮（海牛的近亲）和海龟，进入热带海草草甸，这些草甸吸收的碳比温带海草少。换句话说，失去热带海草对环境的危害不如失去温带海草。
然而，在鲨鱼数量减少和海龟受到保护的地区，如加勒比和印度尼西亚，海龟过度食用海草，破坏了人类缓解全球气候变化的努力，犹他州立大学水生生态学和全球变化实验室主任Trisha Atwood说。
"在过去的20年里，我们已经意识到，像海草这样的生态系统实际上是地球上最好的碳储层之一，吸收碳的速度比任何陆地森林都快，"阿特伍德说。
2015年，阿特伍德根据2012年的一项研究进行了一项研究，该研究发现鲨鱼湾的虎鲨也可以防止食草动物扰乱温带海草下方充满碳的沉积物。
"我们并不是说海龟不应该受到保护，"她说。"我们认为鲨鱼应该受到保护，这样它们就可以帮助控制它们吃谁。
从极端天气中恢复
鲨鱼湾还为研究人员提供了对鲨鱼如何使生态系统更能适应气候变化影响的更深入的了解。
2011年，一场极端的海洋热浪袭击了鲨鱼湾，摧毁了大约90%的温带海草，使其更加脆弱。研究人员知道海草需要很长时间才能恢复，因此他们将其视为一个研究机会。
"我们想知道在鲨鱼湾的奇怪世界中发生了什么，老虎鲨被捕获，"Nowicki说。"儒艮能回来完成在热浪中没有完成的工作吗？"
Nowicki和他的同事们将海湾中的海草床分成小块，模拟它们在有鲨鱼和没有鲨鱼的情况下如何变化。他们发现，没有虎鲨保护的海草床，终于濒临崩溃。同时，鲨鱼巡逻区更加稳定，因为鲨鱼为海草提供了更多的恢复时间。
Nowicki说，研究表明，虎鲨是鲨鱼湾真正的关键物种，也可能是其他地方的关键物种。
"这清楚地表明，拥有健康的鲨鱼种群对生态系统的稳定很重要，"该研究的共同作者Heithaus说。"随着生态系统受到越来越多的打击，我们更有可能应该培养一个完整的捕食者种群，而不是祈祷一切都会起作用。
综合影响
鲨鱼湾让我们了解鲨鱼作为捕食者的重要作用，但海特豪斯说，现在的问题是这种模式是否适用于世界各地。"你不能只研究鲨鱼，你应该看看生态系统的各个方面。
例如，Heithaus说，还有证据表明，可以在淡水中移动的公牛鲨幼崽在大沼泽地上游沉积了重要的营养物质，但这些营养素的有效性还有待观察。
Nowicki将生态系统中的鲨鱼多样性比作支撑桥梁的支柱，失去一个物种就等于切断了支撑整个结构的另一个支柱。
"问题是我们不知道它什么时候会崩溃，"他说。但对于像鲨鱼这样的捕食者来说，"我们需要注意，因为没有它们，我们会失去更多。"
（译者：流浪狗）