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2020年1月,索馬里博薩索市以南的荒漠,在颶風“帕萬”曾經登陸的地點,一只沙漠飛蝗剛剛孵化,在它的身邊還有成千上萬只沙漠飛蝗的幼蟲正在破土而出。不久之后,長出翅膀的成年沙漠飛蝗,集結成群,開始遷徙。遮天蔽日的蝗蟲所到之處,幾乎寸草不生。類似的情景,在全世界多個地方集體上演。
據聯合國糧農組織的統計,這些沙漠飛蝗的數量在6個月內增加了400倍,對超過4200萬人的糧食供應造成了直接威脅。這場席卷了西非、東非和南亞20多個國家的蝗災,成為2020年除新冠肺炎疫情之外,最受關注的災害事件。
而這場特大蝗災的幕后推手,主要是全球氣候變暖。
氣候變暖后,那些被昆蟲吃掉的食物
全球氣候變暖可以說是當下最熱的話題之一。上到聯合國大會,下到地鐵站的公益廣告,大到總統選舉,小到燈泡的選擇,似乎每件事都能和氣候變暖問題聯系起來。人們關注氣候變暖,關心兩極冰川的融化、可怕的森林大火以及各種極端氣候事件。但很少有人注意到,隱藏在角落里的昆蟲也在受氣候變化的影響,而這種影響帶來的災難性后果更是不容小覷。
和人類這樣的恒溫動物相比,昆蟲的個頭小得多,循環系統也簡陋得多,這讓它們對環境溫度的變化更為敏感。氣候變暖會導致一系列昆蟲行為的改變,繼而給人類社會帶來許多麻煩,首當其沖的就是農業生產。據估算,全球平均氣溫每增加1℃,被昆蟲吃掉的糧食(以水稻、玉米和小麥這三大主糧為代表)將會增加1 0% -2 5%。目前,被昆蟲吃掉的糧食大概占全球糧食總產量的5% -20%。如果全球平均氣溫增加2℃(與工業革命之前相比),被昆蟲吃掉的糧食將多達213億噸,差不多是5億人一年的口糧。
那么,昆蟲的哪些變化導致了它們對農業的威脅呢?
蟲口暴增引發搶糧大戰
最直接的變化,是氣候變暖導致昆蟲數量暴增。
昆蟲具有較強的繁殖能力,一些昆蟲的產卵數量驚人。
昆蟲的循環系統(紅色)是開放式的,無法維持體溫恒定,因此其活躍程度隨環境溫度的不同而變化
@BIODIDAC如果這其中的大部分后代都能存活,每增加一個世代,蟲口(一定范圍內某些昆蟲個體的數量)都會以指數形式增長。氣候變暖則意味著一方面,更多的昆蟲能在溫暖的冬天活下來;另一方面,升溫加速了昆蟲的新陳代謝,讓它們在更短時間內過完一生,也就更有可能在一年中產生更多世代。對于蝗蟲這種一次就能產出成百上千顆卵的昆蟲來說,氣候變暖很可能會導致蟲口出現爆炸式增長。每一次農業害蟲爆發,都是昆蟲對人類發起的搶糧大戰。而這樣的戰役,對于生產力本就不發達的貧困地區,更是毀滅性的打擊。
昆蟲雖然看起來個頭不大,成災之后要治理起來卻不是件容易的事。
以蝗災為例,最好的治理時機是在它們成災之前,銷毀蟲卵,或者趁幼蟲還沒長出翅膀就將其捕殺。一般來說,這個時期經常會用家禽和野生鳥類等蝗蟲的天敵,進行生物防治。若等到蝗蟲長出了翅膀,飛行能力有限的家禽就很難捉到它們了。雖然野生鳥類可以輕易捉住飛行中的蝗蟲,但是蝗蟲成災后,鳥類也不太愿意吃了。因為,群居的蝗蟲不僅形態發生了變化,還形成了一種防御機制——會釋放揮發性物質苯乙腈作為嗅覺警示信號來防御天敵捕食,如果依然被鳥類攻擊,蝗蟲體內的苯乙腈就會轉化為能導致鳥類中毒的高毒性氰化氫。因此,對于群居蝗蟲,野生鳥類只能望而卻步。
面對突然出現的蝗災,農用飛機噴灑藥劑幾乎是目前唯一的辦法,但絕對算不上是完美的解決方案。因為大范圍地使用殺蟲劑,會無差別地殺滅傳粉昆蟲等益蟲,會對農業生態環境造成深遠的負面影響。
可惜的是,遭受蝗災最嚴重的東非諸國,卻連這種不完美的解決方案也無法實施,原因很簡單,整個東非總共也找不出幾架農用飛機??嘤跓o力支付高昂的飛機噴藥費用,東遮天蔽日的沙漠飛蝗在2020年席卷了20多個國家@FAO/Sven Torfinn/Panos.CO非絕大多數國家只能依靠聯合國糧農組織和其他國家的援助來獲得農用飛機和殺蟲劑。
當遮天蔽日的蝗蟲飛來時,當地農民采取的措施和我國古代人民并沒有什么兩樣:敲鑼打鼓,或者揮舞起手邊能找到的任何物品,企圖將蝗蟲嚇走。當然,這一切也都只是徒勞。
物候失配讓農業生產面臨更多挑戰
蟲口暴增并非昆蟲威脅農業的唯一途徑,氣候變化還導致了更深層次的昆蟲行為變化。
為了追蹤自己喜歡吃的食物,昆蟲在漫長的演化中形成了和宿主同步的物候節律,氣候變暖卻逐步打破了這種同
青藏高原上的龍膽花步性,這種現象被稱為物候失配。當農業害蟲和宿主植物發生物候失配后,錯過食物的蟲子可能會尋找替代性食物,其他植物就會遭受無妄之災。
生長在青藏高原上的美麗龍膽(龍膽科龍膽屬的一種),就是物候失配的受害者之一。
中科院成都生物研究所一項為期3年的研究發現,地表溫度升高不僅讓當地的一種夜蛾蟲口密度翻了10倍,且出現的時間推遲了1周。而此時,它們的主要食物來源條葉銀蓮花,則因物候提前進入了枯黃期。不巧,美麗龍膽因為氣溫升高提前開了花,正好碰上了饑不擇食的夜蛾。在夜蛾的瘋狂啃食下,龍膽的種子產量急劇下降。
氣候變暖后,害蟲和宿主植物的物候失配,意味著可能會出現新的農業害蟲,或者新的受害植物。這些層出不窮的新問題,會加大害蟲防控的難度,增加農業生產的經濟成本。而害蟲和其天敵的物候失配,則有可能損害生物防治(以蟲治蟲)的效果,進而導致蟲害爆發。
常見的農業害蟲——蚧殼蟲就是物候失配的得益者之一。在自然界中,寄生蜂是控制蚧殼蟲數量的一把好手。每年秋天,雌性寄生蜂會四處尋找蚧殼蟲,并在它們體內產卵。等到第二年春天,寄生蜂幼蟲在蚧殼蟲體內孵化,吸食它們體內的營養。一般情況下,寄生蜂卵的孵化時間會比蚧殼蟲的產卵時間早一點。寄生蜂幼蟲的取食讓雌性蚧殼蟲變得虛弱,產卵數量也因此下降。然而,氣溫升高之后,情況就變得不一樣了。在溫暖的環境中,雌性蚧殼蟲的產卵時間提前,其體內的寄生蜂卵因受外界溫度的影響相對較小,孵化時間幾乎沒有變化,結果,雌性蚧殼蟲就有機會產出更多卵。