入侵的蚂蚁让狮子在草原上争相捕食，引发生态连锁反应

狮子、大象、斑马、水牛、蚂蚁和树木都被困在肯尼亚一个自然保护区内错综复杂的生态网络中。但根据 1 月 24 日发表在《科学》杂志上的一项研究，由于一个小入侵者破坏了自然平衡，这个网络正在瓦解。

一种入侵昆虫在奥佩杰塔自然保护区的草原栖息地蔓延，引发了多米诺骨牌效应。这项研究的作者之一、佛罗里达大学的生物学教授托德·帕尔默说，这种影响使得狮子无法捕猎斑马——它们的主要猎物——并促使大型猫科动物追逐更大、更危险的水牛。其他重大的生态系统变化，如鸟类栖息地的丧失和土壤健康状况的下降，也可能会发生。

这项新研究以过去研究为基础，展示了大草原生态系统是多么脆弱和复杂。更广泛地说，它表明了互利共生（物种之间的互利关系）在世界各地的栖息地中是多么重要。当生物之间的联系被破坏时，可能会对保护造成严重后果。

不断变化的形势

这一切都始于一种有据可查的共生关系，即刺刺金合欢树（奥尔佩杰塔最常见的木本植物）与本土的刺刺金合欢蚂蚁。刺刺金合欢树为蚂蚁提供了栖息地和花蜜。作为回报，蚂蚁保护刺刺金合欢树免受大象等大型食草动物的伤害。这种关系被认为是一种基础关系：一种互利共生关系，它让刺刺金合欢树在许多大型食草动物的包围下茁壮成长，从而塑造了景观——但这种关系正处于危险之中。

大头蚁是一种侵略性强、掠食性强的入侵物种，它们通过取代本地的金合欢蚁来破坏这一基础。当大头蚁来到金合欢蚁巢时，它们会造成严重破坏——杀死并消灭它们的本地竞争对手。与本地同类不同，大头蚁不会采取任何措施来保护金合欢树。因此，大象和其他食草动物更容易吃掉树木，大头蚁居住的地区只剩下很少的树干。被大头蚁入侵的草原是一个更加开阔的栖息地，基本上没有灌木丛和林地。

过去二十年来，随着入侵蚂蚁的不断扩散，帕尔默和他的合作研究人员一直在观察和研究这种转变。这让科学家们想知道其他动物是如何受到景观变化的影响的。在最近的这项研究中，他们关注的是狮子和斑马之间的捕食者/猎物动态。

狮子是伏击型捕食者，先前的研究表明，它们利用树木掩护来隐藏和突袭猎物。奥尔佩杰塔的斑马很胆小，喜欢尽可能待在开阔、能见度高的地方。研究结果表明，随着蚂蚁入侵使肯尼亚大草原变得更加开阔，狮子似乎失去了捕猎和杀死斑马的机会。此外，大型猫科动物似乎正在用水牛来补充它们的食物。

帕尔默说：“这种小型入侵蚂蚁确实改变了奥佩杰塔的物种相互作用。它极大地影响了非洲最具代表性的捕食动物——狮子，以及它的主要猎物。”

实验与观察

为了得出这一结论，研究小组收集了多年的观察结果，并在自然保护区进行了长期实验。首先，为了证实大头蚁入侵是否会导致大象吃更多的草、金合欢树减少，他们监测了三组四个大型实验地块。一半的地块位于大头蚁已经入侵的地区，另一半位于保护区内大头蚁尚未到达的部分。在半数地块中，他们使用电围栏挡住大象和长颈鹿等大型食草动物。三年后，他们评估了这些地块，发现在没有围栏的地块中，有大头蚁的地方能见度要高 2.67 倍。无论是否存在入侵蚂蚁，围栏地块的能见度都没有显著差异，这表明食草是造成差异的原因。

随后，帕尔默和他的同事用 GPS 项圈跟踪了六群狮子。他们利用这些数据在几个月内密切关注斑马的死亡情况。研究人员总共记录了保护区内 55 起狮子杀死斑马的不同情况。通过嵌套路径分析（一种统计上的奥卡姆剃刀原理），科学家发现，在没有大头蚁的地区，斑马死亡的概率是入侵地区的 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，斑马种群受食物供应的限制大于捕食。）更令人惊讶的是，研究人员也没有注意到狮子数量的下降。对科学家来说，稳定的狮子数量表明捕食者正在依赖其他猎物。事实上，奥佩杰塔的土地管理者和测量员收集的额外数据也支持了这一点。从 2003 年到 2020 年，斑马在观察到的狮子杀戮中所占的比例越来越小，从 67% 下降到 42%。另一方面，水牛在 2003 年记录的狮子杀戮中占比从 0% 上升到 2020 年所有杀戮中的 42%。

总体而言，研究人员“精心拼凑了肯尼亚中部一种入侵昆虫的起因和后果”，不列颠哥伦比亚大学生态学教授凯特琳·盖纳（Kaitlyn Gaynor）在一篇附带的评论文章中写道（她没有参与这项研究）。正如盖纳所描述的，这项新研究是对一个复杂系统的彻底而有启发性的研究。

然而，帕尔默表示，这些发现也存在一些重要的局限性。他指出，他们能够展示关联并提出可能的解释，但他们的大部分研究并没有最终证明任何模式。例如，关于野牛被杀数量增加的数据只是相关性——科学家们不能肯定地说这是由入侵蚂蚁造成的。至于为什么野牛会成为新的首选猎物，目前尚不清楚。帕尔默假设野牛的警惕性不如斑马，因此可能会在稀树草原较不开阔的区域停留更长时间，但需要进行后续研究以进一步探索这一理论，并评估在狮子捕食的新压力下野牛种群是否正在发生变化。然而，这项工作对生态系统的未来具有重大影响。

不确定的未来

到目前为止，狮子的数量一直保持稳定，但帕尔默表示，这种情况可能会在未来发生变化。水牛是狮子捕食的体型较大且危险的猎物。改变捕食策略可能会导致更多狮子在狩猎时受伤。狩猎水牛通常需要多头狮子共同合作，因此可能比狩猎斑马消耗更多的能量。从长远来看，增加的能量消耗可能会导致幼崽数量减少和数量减少。此外，树木覆盖率持续下降，狮子所有的林地藏身处都消失了，水牛也将变得更难捕猎。

蚂蚁入侵后，许多其他物种也面临危险。帕尔默说，筑巢于金合欢树冠层的织布鸟失去了栖息地。与金合欢蚂蚁共生的蝴蝶可能会消失。以金合欢树为食的濒临灭绝的黑犀牛可能会进一步受到威胁。随着更多树木死亡，碳储存和土壤健康可能会下降——刺树是一种豆科植物，可以为土壤增加氮。没有它们，大草原的草也会遭殃。他说，目前还没有明确的策略来控制大头蚁。

帕尔默说，在研究这个系统的这些年里，他看到部分地区发生了彻底的改变。“这有点令人沮丧，”他说——但这也是生物复杂性的一个重要教训，可以帮助重新构建和重新调整保护工作。“大多数人在考虑保护时，都会考虑保护物种——拯救大象、狮子或斑马。我们很少考虑物种相互作用的完整性，”他解释道。他建议，也许是时候投入更多精力去理解和保护生物体之间的联系，而不仅仅是单个动物。狮子不仅仅是狮子，它是生物结构的一部分。为了保持这块活布的完整，每根线都发挥着作用，即使是不起眼的蚂蚁。

生态系统的健康不仅仅取决于谁吃谁，还取决于栖息地的样子以及哪里有阴凉的藏身之处。因此，最小的昆虫和最强大的捕食者之间的联系比你想象的更强大，也更脆弱。