数百年来，北欧水域中数量众多的鳕鱼、黑线鳕和鲱鱼养活了很多国家。可上个世纪末期，在工业捕捞的压力影响下，北海和波罗的海水域的鱼类种群数量大幅减少，如今已经远远低于历史水平。
对此，北欧的渔业管理者采取了限渔措施大幅降低捕捞量，鳕鱼的捕捞限额从1999年的13.24万吨减少到2007年的不足2万吨，2022年更是进一步降至区区1.3万吨。但由于依赖鳕鱼产量，整个北欧地区的渔业经济陷入了萎缩。从上世纪90年代至今，仅德国北部的鳕鱼捕捞船数量就从2000艘缩减了一半。
捕捞量减少使北海鲽鱼和无须鳕的种群数量显著回升，但鳕鱼种群遭受的损害似乎已经无法逆转，其数量至今依然没有恢复。
经过在对种群数据和模式进行了多年的分析，很多科学家相信，捕捞已经导致鳕鱼种群数量跨越了临界点并陷入了种群数量减少的新生态格局。他们认为，这种剧烈的变化，在人类的时间尺度之内可能无法逆转。
汉堡大学（University of Hamburg）博士后研究员亚历珊德拉·布勒克尔（Alexandra Blöcker）说：“鳕鱼已经被锁定在这种低种群数量的状态中，恢复的可能性基本上很低。”2023 年，她曾以第一作者身份发表了评估北海渔业临界点影响的论文。
临界点增多
与鳕鱼困境类似的变化如今在世界各地上演。科学家表示，人类给环境造成的压力正迫使珊瑚礁、冰川、亚马逊雨林、主要洋流以及多个主要生态系统走向临界点。一旦跨过了这些阈值，很多系统都会发生变化，进入科学家所说的生态系统“多稳态”（alternative stable states），并将在数十年、甚至几个世纪内保持这种新稳态。
在相同的外部环境条件下存在截然不同的生态系统或者气候状态，被称为生态系统多稳态。这种状态的转换通常是由短暂而强烈的扰动造成的，比如短期内的极端的过度捕捞或者高强度的山火。一旦某个系统跨越了临界点并进入新的稳定状态后，反馈机制会将其锁定在该状态中，直到下一次扰动出现，系统才有可能推回到原状态。
对话地球为此采访了荷兰瓦格宁根大学（Wageningen University）水域生态学研究员、临界转换和临界点领域世界知名专家马滕·斯海弗（Marten Scheffer）。他表示，人类消耗地球资源所带来的影响在不断累积。这导致局地动植物种群，以及更大区域内地球物理系统的不稳定和变化。
斯海弗表示：“很多生态系统都是在特定条件下长期演化形成的。如今，这些系统都面临着临界点。”
导致系统跨过临界点的因素
当系统处于临界点时，一个微小的扰动就可能引发剧烈且不可阻挡的转变。这种转变通常非常迅速，就像人们常说的“压垮骆驼的最后一根稻草”一样。研究人员称之为“非线性”变化。在很多科学家看来，鳕鱼种群数量的变化已经呈现出突然且快速的转变模式。
正向反馈是临界点现象的一个关键特征，即某一种环境变化会放大有利于这种变化的条件。通常，某些物种会通过改善自己生长的栖息地的方式来产生这种正向反馈。雨林中的树木就是一个重要且有据可查的例子。树木通过蒸腾作用释放水气和雾气，为自身提供灌溉，随后再将水气排回到空中。海洋里的海草草甸可以吸收波浪的能量，让海水变得更加平静澄澈，提升阳光的穿透性和光合作用，从而促进了自身的生长。
然而，在某些条件下，正向反馈回路反而会造成系统的崩溃，推动其跨过临界点。例如，当拖网捕渔破坏大叶藻海床时，可能会搅起沉积物，降低水的透明度，阻碍光合作用，从而影响大叶藻的恢复。
丹麦奥胡斯大学（Aarhus University）海洋生态与模拟教授雅各布·卡斯滕森（Jacob Carstensen）是研究波罗的海临界点的专家。他解释说：“系统可能在两种状态之间切换，一种是海水澄清、植被丰茂的状态，另一种则是海水浑浊、植被稀少的状态。”
同样，砍伐热带森林会抑制热带雨林生态系统的云生成效应，从而可能引发干旱化的反馈回路，逐渐侵蚀周边的森林。这一过程有时还被山火还会进一步加剧，而专家担心，它会将亚马逊雨林的部分地区变为稀树草原。
在临界点转变中，滞后效应（hysteresis）也是重要特点。它要求导致变化的外力不仅要恢复到变化前的水平，而且还需要进一步减弱，才能有可能逆转这种变化。回到骆驼的例子：如果一根稻草压垮了骆驼，那么滞后效应意味着，要让骆驼重新站起来，或许需要从它背上卸下一千根稻草。
所有这些临界点的特征，都可以从海带林的遭遇中看到，因为它们本身便容易遭受剧烈变化。十年前，北美太平洋沿海地区海星大量都因一种消耗性疾病而死亡，导致海星捕食的紫海胆种群数量大幅上升。而紫海胆以海带为食，加州北部海域的海带林因此被严重破坏。再加上海水异常温暖，原本繁茂的海带林突然崩溃，留下了被称为“海胆荒原”（urchin barren）的裸露地貌。时至今日，沿海地区仍有绵延数百公里的海胆荒原。
研究人员表示，这种替代稳态或将永久持续下去。每年潜水队都会清理或者消灭数以万计的海胆，希望能够一点点恢复海带林以及曾栖息于此的鱼类和鲍鱼。但由于滞后效应，要想恢复海带，仅仅减少海胆的种群数量是不够的，几乎需要将它们彻底清除。
海带林生态系统中存在多种正向反馈循环。有些反馈机制对海带林有利，例如，海獭以海胆为食，从而保护了海带，而海带又给海獭提供了庇护，免受白鲨的攻击。有些反馈机制则有利于海胆荒原的形成：有证据显示，在海带覆盖不足或者完全消失的地方，海獭也因频繁遭受鲨鱼的攻击而难以生存。这一反馈环路可以帮助加剧加州北部的海胆荒原问题。
扭转系统的临界点
整体而言，多个物种是相互依存的。因此一个物种的消失或者种群减少或将导致整个系统的崩溃和无法恢复。
斯坦福大学霍普金斯海洋站（Hopkins Marine Station）的研究员马修·萨沃卡（Matthew Savoca）猜测，大西洋目前的情况或许正是如此。商业化捕鲸似乎推动这一地区的蓝鲸及其生存的生态群落跨过了临界点。据估计，大肆捕杀导致大西洋蓝鲸种群数量从1926年的18.9万头骤减至濒临灭绝。蓝鲸种群数量至今都没有恢复，目前全球仅存不到3000头。
蓝鲸种群数量剧减导致蓝鲸粪便数量的剧减，并由此产生了一个重要的反馈过程。富含铁质的蓝鲸粪便是磷虾的食物，而磷虾又是蓝鲸的食物。因此，当蓝鲸种群数量减少时，磷虾的数量也出现了减少，而磷虾数量的减少反过来又阻碍了蓝鲸种群数量的恢复。
萨沃卡表示，目前大西洋蓝鲸和磷虾似乎陷入了恶性循环难以自拔，都处于种群数量锐减的稳态。“这是鸡生蛋蛋生鸡的问题。没有更多的磷虾，怎么会有更多的蓝鲸？没有更多的蓝鲸，又怎会有更多的磷虾？”
曾有人提出，可以在这一地区播撒铁质，增加磷虾数量。尽管这一项目目前仍处于学术讨论阶段，但萨沃卡认为，为了“重启这些庞然大物的食物链”，类似的努力是能够实现的，并且（也许）是有必要的。“这是一个充满各种各样疯狂想法的时代，”他说。
落入陷阱：鳕鱼种群能否恢复？
大西洋鳕鱼种群的崩溃似乎是一个典型的临界点案例，它满足一切判定标准：鳕鱼种群崩溃发生得非常迅速和突然，且通过反馈得以长期持续。一些研究人员曾提出了“角色反转”（role reversal）理论，即鳕鱼的数量减少后，其捕食的小型鱼类数量激增，吃掉了很多鳕鱼的鱼卵和幼鱼，阻碍了鳕鱼种群的恢复。
在这个过程中发挥作用的或许还有其他机制。科学家表示，海洋变暖已经导致小鳕鱼赖以为食的无脊椎动物减少，加剧了过度捕捞的影响。另一个理论认为，作为鳕鱼的天然捕猎者，海豹和海狮种群的增加阻碍了鳕鱼种群数量的恢复。
加州退休海洋生物学家亚力克·麦考（Alec MacCall）认为，大量的捕捞破坏了鱼类习得行为的代际传承，例如洄游的时间和目的地等。这种传承或许对成功的产卵至关重要。
麦考表示，在缺乏明确证据证明哪种机制能直接影响鳕鱼的情况下，渔业管理者能采取的最好的（或许也是唯一的）恢复措施是“硬性地减少捕捞压力”。
布勒克尔认为，只有将捕捞死亡率立即降至接近零的水平，鳕鱼的种群才有可能恢复。但她同时表示，鳕鱼常常作为副渔获被捕捞，因而完全消除捕捞影响的可能性微乎其微。
鳕鱼种群未能恢复到历史水平的故事给我们上了一课。
跨越临界点的后果可能会非常严重和深远，以至于即便其成因为何、以及是否存在成因均尚无定论，人类也应当以一切系统都面临临界点为假定开展行动。对于渔业管理而言，这或许意味着严格执行捕捞规则和海洋保护区制度，即便没有科学证据表明这些措施确有必要。
斯海弗指出：“要求传统的科学严谨性将意味着坐失时机”。
翻译：子明
