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糟糕!气候变暖之后,干饭人可能干不过干饭虫

时间:2021-01-27 10:48:44 | 来源:新浪科技综合

来源:我是科学家iScientist

2020年1月,索马里博萨索市以南的荒漠,飓风“帕万”曾经登陆的地点,一只沙漠飞蝗刚刚孵化,在它的身边还有成千上万只沙漠飞蝗幼虫正在破土而出。

不久之后,长出翅膀的成年沙漠飞蝗,集结成队,开始迁徙。遮天蔽日的蝗虫所到之处,几乎寸草不生。

类似的情景,在全世界多个地方集体上演。据联合国粮农组织(FAO)的统计,这些沙漠飞蝗的数量在6个月内增加了400倍,对超过4200万人的粮食供应造成了直接威胁。

这场席卷了西非、东非和南亚20多个国家的蝗灾,成为了2020年除新冠之外最受关注的全球性灾难事件。

而这场特大蝗灾背后的主要推手——是全球气候变暖。

沙漠蝗灾可能会对原本就贫困的地区造成毁灭性的后果 沙漠蝗灾可能会对原本就贫困的地区造成毁灭性的后果 |粮农组织,Sven Torfinn

气候变暖后,那些被昆虫吃掉的食物

全球气候变暖可以说是当下最热的话题之一。

上到联合国大会,下到地铁站的公益广告,大到美国总统的选举,小到灯泡的选择,似乎每件事都能和气候变暖问题联系起来。

人们关注气候变暖,关心融化的北极冰川、可怕的森林大火以及各种极端气候事件。但很少有人注意到——隐藏在角落里的昆虫也在被气候变暖所影响,而这种影响带来的灾难性结果却不容小觑。

和人类这样的恒温动物相比,昆虫的个头小得多,循环系统也简陋许多,这让它们对环境温度的变化更为敏感。

昆虫的循环系统(红色)是开放式的,无法维持体温恒定,因此活跃程度随环境温度的不同而变化 昆虫的循环系统(红色)是开放式的,无法维持体温恒定,因此活跃程度随环境温度的不同而变化 | BIODIDAC

气候变暖会导致一系列昆虫行为改变,给人类社会带来许多麻烦,首当其冲的就是农业生产。

据估算,全球平均气温每增加1℃,被昆虫吃掉的粮食(以水稻、玉米和小麦这三大主粮为代表)将会增加10~25%[4]。目前,被昆虫吃掉的粮食大概占全球粮食总产量的5~20%。如果全球平均气温增加2℃(与工业革命之前相比),被昆虫吃掉的粮食将达到2.13亿吨之多,差不多是5亿人一年的口粮。

那么,昆虫的哪些变化导致了它们对农业的威胁呢?

虫口的暴增引发抢粮大战

最直接的变化,就是气候变暖导致的昆虫数量暴增。

和人类少生优生的传统不一样,昆虫一次就能生一大片。如果大部分后代都能活下去,每增加一个世代,虫口都会以指数的形式增长。

气候变暖如同给昆虫加了buff:一方面更多的昆虫在温暖的冬天活了下来;另一方面,升温加速了昆虫的新陈代谢,让它们在更短的时间内过完一生,也就更有可能在一年中产生更多世代。

对于蝗虫这种一次就能生成百上千颗卵的昆虫来说,气候变暖很可能会导致虫口出现爆炸性增长。

极易爆发成灾的美国白蛾一次也能产上千颗卵 极易爆发成灾的美国白蛾一次也能产上千颗卵 | Andrei Sourakov

每一次农业害虫爆发都是昆虫对人类发起的抢粮大战。而这样的战役,对于生产力本就不发达的贫困地区,更是毁灭性的打击。

昆虫虽然看起来个子不大,成灾之后要治理起来却不是件容易的事情。

以蝗灾为例,最好的治理时机是在它们成灾之前销毁虫卵,或者趁幼虫还没长出翅膀的时候将其捕杀,一般来说这个时期经常会用家禽和野生鸟类等蝗虫的天敌,进行生物防治。

若等到蝗虫长出翅膀了,飞行能力有限的家禽们就很难捉到它们。虽然野生鸟类可以轻易捉住飞行中的蝗虫,但是蝗虫成灾之后,它们也不太愿意吃了。因为群居的蝗虫会产生毒素,野生鸟类只能望而却步。

沙漠飞蝗幼虫和成虫的独居形态(左侧)和群居形态(右侧),独居形态的蝗虫无毒,群居形态的蝗虫会释放苯乙腈来防御天敌的捕食 沙漠飞蝗幼虫和成虫的独居形态(左侧)和群居形态(右侧),独居形态的蝗虫无毒,群居形态的蝗虫会释放苯乙腈来防御天敌的捕食 | University of Cambridge,Tom Fayle

面对突然出现的蝗灾,农用飞机喷洒药剂几乎是目前唯一的办法,但绝对算不上是完美的解决方案。因为大范围地使用杀虫剂,会无差别地杀灭传粉昆虫等益虫,对农业生态环境造成深远的负面影响。

可惜的是,此次遭受蝗灾最严重的东非诸国,却连这种不完美的解决方案也无法实施,原因无他,整个东非拢共也找不出几架农用飞机。

苦于无力支付高昂的飞机喷药费用,东非绝大多数国家只能依靠FAO和其他国家的援助来获得农用飞机和杀虫剂。对政治动荡的索马里而言,就连安安稳稳地进行飞机喷药都是奢望。

当遮天蔽日的蝗虫飞来时,当地农民采取的措施和我国古代人民并没有什么两样:敲锣打鼓,或者挥舞起手边能找到的任何物品,企图将蝗虫吓走。

当然,这一切都只是徒劳。

非洲农民站在蝗虫群中 非洲农民站在蝗虫群中 |FAO,Giampiero Diana

物候失配让农业生产面临更多挑战

虫口爆炸并非是昆虫威胁农业的唯一途径,气候变化还导致了更深层次的昆虫行为变化。

为了追踪自己喜欢吃的食物,昆虫在漫长的演化中形成了和宿主同步的物候节律,而气候的变暖却逐步打破了这种同步性,这种现象被称为——物候失配。

当农业害虫和宿主植物发生物候失配之后,错过食物的虫子可能会寻找替代性食物,让其他植物遭受无妄之灾。

生长在青藏高原上的美丽龙胆(Gentiana formosa),就成为了物候失配的受害者之一。

开在青藏高原的龙胆花(并不是美丽龙胆本胆)开在青藏高原的龙胆花(并不是美丽龙胆本胆)| Pixabay

中科院成都生物研究所一项为期三年的研究发现,地表温度升高不仅让当地的一种夜蛾(Melanchra pisi)虫口密度翻了10倍,且出现的时间推迟了一周,而此时它们的主要食物来源条叶银莲花(Anemone trullifolia)则因物候提前而进入枯黄期。不巧,美丽龙胆因为气温升高提前开了花,正好碰上了饥不择食的夜蛾。在夜蛾的疯狂啃食下,龙胆的种子产量急剧下降。

气候变暖后,害虫和宿主植物的物候失配,意味着可能会出现新的农业害虫,或者新的受害植物。这些层出不穷的新问题,会加大害虫防控的难度,增加农业生产的经济成本。

而害虫和其天敌的物候失配,则有可能损害生物防治(以虫治虫)的效果,进而导致害虫爆发。常见农业害虫——蚧壳虫就是物候失配的得益者之一。

在自然界中,寄生蜂是控制蚧壳虫数量的一把好手。每年秋天,雌性寄生蜂会四处寻找蚧壳虫,并在它们体内产下卵。等到第二年春天,寄生蜂幼虫在蚧壳虫体内孵化,吸食它们体内的营养。

一只正在往蚧壳虫体内产卵的寄生蜂 一只正在往蚧壳虫体内产卵的寄生蜂 | University of California Statewide IPM,Jack Kelly Clark

一般情况下,寄生蜂卵孵化的时间会比蚧壳虫产卵时间早一点。寄生蜂幼虫的取食让雌性蚧壳虫变得虚弱,产卵数量也因此下降。

然而,气温升高之后,情况就变得不一样了。在温暖的环境中,雌性蚧壳虫产卵时间提前,其体内的寄生蜂卵因受外界温度的影响相对较小,孵化时间则几乎没有变化,结果雌性蚧壳虫就有机会生出更多卵。

简单来说,随着气候的变暖,寄生蜂对蚧壳虫密度的天然控制作用将被削弱,蚧壳虫爆发的几率随之增加。

传粉昆虫:我的花呢?

然而,并不是所有的昆虫都会受益于气候变暖,有的昆虫反而因此遇到了种种困难,传粉昆虫就是这样的天选“倒霉蛋”。

与一般农业害虫不同,传粉昆虫不会长期待在一棵植物上,以植物叶片或茎干为食。为了获得足够的食物,传粉昆虫需要大范围地搜寻花朵,必要的时候还会跟着花期迁徙。

生活在喜马拉雅山脉一代的黑大蜜蜂(Apis laboriosa)就会随着季节的变化在低海拔和高海拔地区之间来回迁徙。生活在北美地区的帝王蝶(Danaus plexippus)甚至会通过三到四代的生命接力,穿越整个北美大陆。

帝王蝶的迁徙路线图。在墨西哥出生的第一代帝王蝶向北迁移,经过三代的接力后到达加拿大和美国北部,第四代帝王蝶再往南迁徙回到墨西哥。北美西部的帝王蝶迁移路线的行程比东部的短一些 帝王蝶的迁徙路线图。在墨西哥出生的第一代帝王蝶向北迁移,经过三代的接力后到达加拿大和美国北部,第四代帝王蝶再往南迁徙回到墨西哥。北美西部的帝王蝶迁移路线的行程比东部的短一些 | NPS graphic,S。 Sparhawk

传粉昆虫迁徙时会循着一条由不同花期植物组成的路线移动,以确保在途中得到补给。随着气温的上升,植物的花期陆续提前,迁徙中的传粉昆虫可能会因此错过花期,面临饥荒。

更糟糕的是,温室气体臭氧也跟着裹乱。臭氧强大的氧化性会降解植物释放到空气中的芳香化合物,让传粉昆虫因为丢失嗅觉信号而迷路。

一项针对熊蜂的研究发现,随着近几十年气候的变暖,北美和欧美地区熊蜂的自然分布范围已经缩小了超过30% 。虽然气温的升高让熊蜂的分布范围往北扩张,但是新分布区增加的速度远远比不上现有分布区消失的速度。如果按照目前的速度持续下去,再过几十年,大部分熊蜂物种都会灭绝。

没有了这些传粉昆虫的帮助,全世界超过八成的作物产量都会受到影响。

正在给梨树传粉的熊蜂 正在给梨树传粉的熊蜂 | Pixabay

昆虫这些行为变化带来的农业损失,对于粮食本就短缺的贫困地区来说无疑是雪上加霜。

要知道,全球超过80%的极端贫困人口都生活在农村,很多人只能靠一小片耕地维持一家的生计。非洲和南亚等贫困地区的农民,甚至随时面临着饥饿的威胁。他们没有钱购买肥料和农药,也无法获得专业的技术指导,只能祈祷风调雨顺能让田地多产出一点粮食。农业生产的任何一点损失都会给他们的生活带来沉重的打击。

在一些贫困地区,人们60%以上的收入被用于购买食物。粮食短缺导致的粮价上涨会让这些人的生活变得难以为继。

对生活在大都市的人来说,气候变化或许只是在遇到“60年不遇极寒冬天”时多加件衣服,被异常天气困在家中时抱怨一下,或者在看到虫灾泛滥的新闻时表达一下感慨。但这些微不足道的小事,落到贫困人口身上,就成了一座座真实而难以翻越的高山。

因为,他们的生活就如同昆虫简陋的循环系统,哪怕面对再细微的环境变化,都毫无招架之力。

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