千万IP创科普 科技人才话强国丨基于食物链的植被修复增效方案

如何有效应对生态系统退化的问题，实现高效、可持续的生态修复？这不仅关乎中国式现代化建设中人与自然的和谐共生，也对全球的可持续发展至关重要。

传统上，人们认为只要停止对自然的破坏并改善环境条件，生态系统就会自然恢复。这种理论被称为“上行效应”，其核心思想是从食物链的底层开始逐步恢复，最终重建整个生态系统。然而，许多基于“上行效应”的修复项目在投入了大量时间和资源后，效果仍然参差不齐，甚至无法完全恢复原有生态环境。

打破传统思维，重建生态系统

面对这些难题，复旦大学生物多样性与生态工程教育部重点实验室的贺强教授团队多年来致力于探索和破解生态修复中成效不一的原因。

曾经的长江口崇明东滩湿地是一个水草丰茂、鱼鸟成群的生态乐园。然而，上世纪九十年代，入侵植物互花米草的到来打破了这一和谐。这种外来植物迅速占据了原本属于本土植物海三棱藨草的生存空间。为了恢复湿地的原貌，人们按照传统的“上行效应”理论，铲除互花米草，并重新种植海三棱藨草，希望通过这一方式让湿地重现生机。然而，事实却并不如人们所愿。

这一现象引起了复旦大学贺强教授的关注。他带领团队在东滩湿地开展了实验，通过红外相机监控发现了“真凶”。原来，湿地里潜藏着大量的小螃蟹，它们白天躲藏不动，夜晚则大批出动，将种植的海三棱藨草幼苗啃食一空。为了进一步验证这一发现，团队进行了更多实验，结果表明，如果不加以控制，这些小螃蟹会迅速消耗掉海三棱藨草。然而，当水鸟——这些螃蟹的天敌被引入时，情况有所不同，植被恢复得更好。

这一发现促使贺强教授重新思考传统的生态修复理论。过去，人们普遍相信“上行效应”，即通过恢复植被来重建生态系统的健康。然而，贺强教授提出了“下行效应”的重要性，认为通过管理动物，尤其是植食性动物，可能更有效地促进植被恢复。

研究发现，在自然生态系统中，植食动物有时可以增加植物的多样性，但在退化生态系统的恢复阶段，它们却往往起到相反的作用。原因在于，修复区域的初级生产力较低，而植食动物的密度却远高于自然区域。这种情况下，植食动物更容易消耗掉那些本已稀少的植物，此时它们的数量还未被更高营养级的肉食动物控制，从而抑制了植物多样性的恢复。该项研究成果也发表在《科学》杂志上。

随后，为将理论成果应用于实际环境，贺强教授团队展开进一步实验，他们发现捕食性水鸟通过抑制蟹类的植食作用和土壤扰动，促进了长江口滨海湿地的恢复，在生态修复实践中验证了“下行效应”理论。

这项研究具有深远的意义，不仅突破了传统生态修复理论的局限，更为全球生态保护和修复提供了新的路径。通过揭示“下行效应”的关键作用。这一发现有望推动更高效、可持续的生态管理策略，使得生态系统的修复更加精准和有效，最终为全球环境的健康和可持续发展做出重要贡献。

文：牛明泽 四川大学博士

审稿：祝叶华 清华大学环境工程博士