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这是学院森林里的稀有植物对抗鹿

Seven-feet high enclosure
七英尺高的围墙 植物学家哈莫尼·达格利什带领一组人制作防鹿围栏,以保护威廉玛丽学院森林的目标地块。Shelby Roller '15拍摄

曾经郁郁葱葱的地方现在变得稀疏了。

威廉玛丽大学的一组生物学家已经开始了一项长期实验,以确定学院森林生态系统退化的原因。

生物学助理教授哈莫尼·达格利什和学院植物收藏管理员玛莎·凯斯都认为,鹿是学院森林问题的一部分。但在威廉和玛丽的600英亩自然保护区里,除了饥饿的鹿,还有更多的事情要做。许多因素可能导致最近植物物种多样性的丧失和林下植被的普遍退化,但至少部分问题是鹿的大量觅食。

达格利什和其他四位生物学教授在学院森林里建立了几个试验田,每个试验田周围都有防鹿围栏。这个想法是为了掌握鹿应该为植物生命的丧失承担多少责任,也为了衡量在没有鹿的环境中植物群能多快恢复。

这个问题值得关注。就其规模而言,学院森林以拥有各种各样的植物而闻名,其中包括弗吉尼亚州沿海平原上罕见的一些植物。凯斯解释说,学院森林的独特栖息地在更新世时期开始发展,当时气候分布从山区到海洋更加连续,陆地总体上要冷得多。几千年来,陆地上出现了冷热相间的栖息地。在一些温暖的地方,这些凉爽的栖息地仍然存在,并维持着更多的北部和山区物种。学院森林就是这样一个地方。

凯斯也是一名生物学副教授,他说,学院森林中地形的多样性使一组有趣的植物得以生长,甚至茁壮成长。首先,学院森林拥有几种橡树和山核桃,以及山毛榉、酸胶、甜胶和大约十几种其他树木。此外,凯斯还解释说,学院森林里还生长着一些物种,比如肿脚草(Actaea pachypoda),一种被称为娃娃眼的草本植物,以及交替叶山茱萸(Cornus alternifolia),一种常见于弗吉尼亚山脉的交替叶山茱萸植物。在它们的主要分布范围之外,这些植物可以在生态位环境中找到,比如在大学森林中发现的。

植物学家解释说,最受关注的物种需要非常特定的栖息地才能茁壮成长。许多曾经在学院森林里很容易找到的植物,即使不是不可能找到,也变得很难找到了。

凯斯说:“我的研究生凯特琳·赛勒斯正在观察40到20年前在大学森林里收集的植物,试图了解发生了什么。”“她不得不比以前更加努力地寻找东西。”

与此同时,达格利什一直在领导鹿的隔离工作。马托阿卡湖周围有8块由鹿围栏围起来的斑块。达格利什在玛丽·苏厄德等学生的帮助下进行了这项实验,玛丽·苏厄德目前是达格利什的研究生。这些斑块的设计是为了防止鹿进入,以观察它们的消失是否使各种植物有可能从种子库中的休眠种子中恢复活力。达格利什并不打算把这当作一个短期实验。

达格利什说:“我很有野心,我买了这道可以使用20年的栅栏。”“我希望这将是一个长期的实验。”

这项实验得到了莫顿科学佳博体育基金(Morton Science Lab Fund)的支持,该基金成立的目的是为那些追求“丰富和扩大科学佳博体育的创造性和创新性想法”的科学教师提供年度支持。

长期进行这个实验有很多好处。达格利什解释说,几年来,鹿大量光顾学院森林,对植被的破坏是广泛的。即使鹿被移走,这些斑块可能需要几年的时间才能开始显示出恢复活力的迹象。

达格利什说:“浏览压力真的很大,所以恢复植被可能需要很长时间。”

学院森林里已知有15种兰花。根据凯斯的说法,这些植物需要十年或更长时间才能成熟,并且对生长的地方非常挑剔;许多甚至不能在花园里存活很长时间。

其他科学家也可以通过增加额外的辅助实验来获益。随着时间的推移收集的数据越多,就越有可能测试其他变量。达格利什解释说,光线是学院森林的一个重要因素。植物生长需要光,但学院森林的一些地区有一个非常发达的树冠,这使得光线很难到达森林的地面。较小的幼苗无法在这种环境中生长。

一次测试多个变量的能力在较短的实验中是不可能实现的。一项长期实验将使达格利什和她的学生看到其他因素对学院森林植被减少的影响。

达格利什解释说:“如果五年过去了,鹿栅栏上的植被仍然没有生长,这是其他因素在起作用的有力证据,比如光线,我们可以开始对此进行测试。”

然而,达格利什和凯斯都有强有力的证据表明鹿是主要原因。他们指出,鹿吃冬青树和山毛榉,而它们都不喜欢这两种植物。达格利什解释说,这些鹿在森林地面上觅食,以至于它们开始耗尽资源。鹿更小,更瘦,营养不良。

达格利什说:“这对森林不好,但对鹿也不好。”

问题不仅仅是鹿吃了太多的植物,而是这些植物每年都长得越来越小。鹿吃植物的速度如此之快,以至于它们无法储存足够的再生材料,无法在第二年恢复到原来的高度。

多重压力导致鹿群数量激增。根据凯斯的说法,人类极大地耗尽了它们的栖息地,迫使更多的种群聚集在资源更少的更小的地区。

凯斯说:“我们不仅使鹿的数量增加了一倍,而且使鹿群增加了10倍甚至更多。”

由于鹿可以吃掉学院森林地面上90%的物种,过度觅食将对森林动态产生严重后果。植物学家指出,不仅这些地区的植物会被灭绝,而且其他依赖这些植物生存的生物也会灭绝。鸟类、蝴蝶、甲虫和其他各种昆虫将这些植物作为其生命周期的组成部分,消灭它们的存在可能是非常有害的。

凯斯说:“我们真的处于学院森林中许多不同物种完全灭绝的边缘。”“有可能整个森林的结构会发生变化,我们将失去一切依赖于原始多样性的东西。人类现在正在以如此快的速度改变景观,以至于没有已知的进化史可以弥补这种快速的破坏。”

达格利什希望这个实验将有助于成为社区的延伸。鹿的数量现在比以往任何时候都更成为人类的问题。凯斯解释说,由于人类取代了美洲狮、土狼和狼成为顶级捕食者,所以现在人类有责任控制鹿。科学家们明白,扑杀鹿是一件很难接受的事情。

达格利什说:“人们对杀鹿的保留很大一部分是出于社会的考虑,有一种我们需要保护鹿的感觉。”“没人想杀小鹿斑比。”

凯斯还认为,人类的参与是必不可少的。“我认为可以肯定地说,如果没有人类的干预,森林的保护就不会发生。我们不能只是把它围起来,然后对大自然说:‘好吧,你自己去吧’,因为我们对太多领域的影响太大了。”

在整个学院森林周围设置围栏是不可行的。科学家们说,这也会适得其反:森林需要在某种程度上放牧,否则,树冠会长得太密,没有光线照射到森林地面,完全消除了林下植被。

以学院森林和东海岸的许多地区为例,为了保持稳定和防止生态系统崩溃,必须在鹿群数量上达成一个折衷方案。