1835年,，當(dāng)達(dá)爾文乘上傳奇的貝格爾號(hào)前往加拉帕戈斯群島時(shí),，他注意到了海島群周圍環(huán)繞的巨藻森林。他認(rèn)為如果這些水下森林遭到破壞,，大量的物種將會(huì)因此喪失,。他甚至相信這種水下生態(tài)系統(tǒng)可能比陸地上的森林還更重要,。

達(dá)爾文的航行日記

巨藻被現(xiàn)代生態(tài)學(xué)家稱為基礎(chǔ)物種或生態(tài)系統(tǒng)工程師。早在19世紀(jì),，達(dá)爾文就認(rèn)為巨藻是一種通過創(chuàng)造空間結(jié)構(gòu),、影響物理?xiàng)l件及生態(tài)系統(tǒng)過程，來增加物種豐度和食物網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的物種,。以這種情況而言,，對巨藻這種基礎(chǔ)物種的移除會(huì)對許多相關(guān)物種都造成影響，而恢復(fù)這種基礎(chǔ)物種則有助于恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng),。在著作《貝格爾號(hào)航行日記》中,，他曾記錄道：

“大量各種形式的生物，它們的存在與海藻密切相關(guān),，多么神奇……在這種植物的葉子中,，眾多魚類在此生活，沒有別的地方再可尋覓到食物或庇護(hù)所；隨著海藻的毀滅,，鸕鶿和許多其他的捕魚鳥,，還有水獺、海豹和海豚,，也都將很快消亡,。”

○ 圣巴拉拉海峽下的海藻森林,。 | 圖片來源：Courtesy SBC LTER

難被證實(shí)的先驅(qū)思想

自那以后,，許多科研項(xiàng)目都開展了對巨藻的調(diào)查，巨藻的存在以及由它們所提供的物種多樣性都成了研究的重點(diǎn),。海洋生物學(xué)家想要知道巨藻會(huì)如何影響礁群落,、礁食物網(wǎng)、沙灘,、深水生態(tài)系統(tǒng),、流體動(dòng)力學(xué)、生物地球化學(xué),、甚至早期的人類遷徙,。盡管深知巨藻的重要性，但科學(xué)家對基礎(chǔ)物種會(huì)如何影響群落結(jié)構(gòu)和功能的理解卻很匱乏,。

除藻實(shí)驗(yàn)是研究海藻效應(yīng)的最有效方法之一,。在過去的一些海藻去除實(shí)驗(yàn)中，研究人員得到的結(jié)果大多是——海藻對底層藻類的確具有遮蔽效果,，但它們對其他物種,、尤其是可移動(dòng)物種的影響應(yīng)該很弱、甚至無法檢測,。因此,，雖然海洋生物學(xué)家認(rèn)為巨藻是其所在的生態(tài)系統(tǒng)中的關(guān)鍵物種，不僅因?yàn)樵?/span>結(jié)構(gòu)上它們在海底創(chuàng)造了一個(gè)巨大的森林環(huán)境,，而且還是近岸生態(tài)系統(tǒng)中的食物的巨大供給,，但達(dá)爾文關(guān)于巨藻以及許多基礎(chǔ)物種的看法并未得到證實(shí)。

“分段式模型”的突破

最近,，美國加洲大學(xué)圣塔芭芭拉分校的海洋生物學(xué)家分析發(fā)現(xiàn),，海藻林的結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的屬性，可能比它作為食物供給這一功能更為重要,。他們通過從“圣塔芭芭拉海岸長期生態(tài)研究項(xiàng)目”中收集到的15年的礁群數(shù)據(jù),，更全面的分析了海藻對海藻林生態(tài)系統(tǒng)中的生物群體的影響，并將結(jié)果發(fā)表于3月14日的英國《皇家學(xué)會(huì)報(bào)告B》期刊中,。

海洋生物學(xué)家創(chuàng)建了一個(gè)分段式的結(jié)構(gòu)方程模型,，用它來研究巨藻,、海膽和群落生物的生物量與多樣性之間的多種直接和間接關(guān)系。與一般的只能假設(shè)所有的觀測結(jié)果都各自獨(dú)立的結(jié)構(gòu)方程模型不同,，這種分段結(jié)構(gòu)方程模型可以通過一個(gè)混合的建?？蚣軄斫忉寣蛹?jí)結(jié)構(gòu)的觀測結(jié)果。換句話說,，它可以高效的檢測出各種不同變量之間的關(guān)聯(lián),。

○ 分段結(jié)構(gòu)方程模型下，海藻與海膽生物量對四類物種生物量及多樣性的影響,，這四種類型分別為（1）下層藻類,；（2）無脊椎動(dòng)物；（3）食草動(dòng)物,；（4）食肉動(dòng)物,。其中藍(lán)色箭頭代表正相關(guān)關(guān)系，橘色箭頭為負(fù)相關(guān)關(guān)系,。| 圖