2023-08-02 16:30:01 来源 : 北京日报
从人类的眼光看,世界上的昆虫中,小小的蝗虫虽然其貌不扬,但若数以亿计聚到一起,其破坏力是灾难性的。治蝗,已成为延续千年的课题,任重道远。
蝗虫是直翅目蝗科动物的统称,俗名蚂蚱,包括蚱总科、蜢总科、蝗总科,全世界超过1万种,我国有1000余种。从全球来看,蝗虫主要分布于热带、温带的草地和沙漠地区。
(资料图)
蝗虫主要包括飞蝗和土蝗。在我国,飞蝗有东亚飞蝗、亚洲飞蝗和西藏飞蝗3种;土蝗是除飞蝗以外的其他蝗类,种类多,分布广,如中华稻蝗、短额负蝗等。尽管学术界有争议,但多数研究者认为,侏罗纪时期蝗虫已在地球各处可见。不过,也有人认为,蝗虫至少在2.37亿年前就在地球上存在了。
蝗虫体型小且天敌众多,之所以能存活至今,离不开其超强的繁殖能力。虽然寿命只有短短的两三个月,但从一颗卵到具有生殖能力的成虫只需要30天。在温带地区蝗虫每年可繁殖两代,热带地区甚至繁殖三到四代,一只成熟雌性蝗虫一生平均能产卵200粒以上,最多能达1000粒左右。
蝗虫口大、下巴发达,以植物叶片为食,且食性广泛,可取食小麦、水稻、谷子、玉米、豆类、烟草、芦苇、蔬菜、果树、林木及杂草的叶子、嫩茎、花蕾和嫩果等,一些蝗虫也吃昆虫尸体,甚至连同类的尸体都吃。蝗虫将叶片咬成缺口或孔洞,在干旱时可将作物吃成光杆或全部吃净,用以补充水分。
蝗虫的食量很大,一只成年蝗虫每天可以吃掉比自己身体重三倍的食物。蝗灾发生时,每平方千米约有4000万至8000万只蝗虫,它们每天能飞行150公里,一天之内可以吃掉相当于3.5万人的口粮。粮食歉收或颗粒无收,是蝗虫对农业造成的最大灾难。
由于蝗虫繁殖力强、数量多、食性杂、食量大,造成的灾难极大,甚至被列为凶饥之首。明朝徐光启在《农政全书》中称:“凶饥之因有三:曰水,曰旱,曰蝗。地有高卑,雨泽有偏被。水旱多灾,尚多幸免之处;为旱极而蝗,数千里间草木皆尽,或牛马毛、幡帜皆尽,其害尤惨,过于水旱。”显然,在三种灾难中,以蝗灾最为厉害。
尽管在全世界1万种以上的蝗虫中,只有300多种可对农、林、牧业造成危害,但是这些足以给各国人民带来深重灾难。除南极洲、欧亚大陆北纬55°以北地区外,全球都可发生蝗灾,常年发生蝗灾的面积达4680万平方公里,全球约八分之一的人口经常受到蝗灾的袭扰,很多国家将蝗灾列为重大灾害。
危害性最大的当属沙漠蝗,它属于蝗虫界的“大哥大”,个头比一根成年人的手指还要长。沙漠蝗可扩散到66个国家和地区,约占全世界陆地面积的20%,其中扩散面积最大可达2800万平方公里,受灾人口约占全世界的十分之一以上。据世界粮农组织统计,20世纪中后期,每年因沙漠蝗造成的直接经济损失达350万至1000万美元,间接损失则是直接损失的20倍以上。
我国已知蝗虫中有约60余种可对农、林、牧业造成危害。蝗灾在各朝史册上比比皆是,《农政全书》记载了春秋时期发生的所有蝗灾,234年间共发生了111次,约两年发生一次。据《中国飞蝗生物学》一书统计,2000多年来,我国“大规模的蝗灾达到804次,平均三年发生一次”。
小小蝗虫,在人类历史上一次次大规模出现。自有农业以来,“人蝗大战”就没有停止过。
我国历史上比较成功的灭蝗事件发生在唐玄宗时代。开元四年,河南一带发生了特大蝗灾,并波及河北、山东等地。蝗群飞过,黑压压的一片;落到哪里,哪个地方的庄稼就被啃得精光。
巨大的蝗灾让全社会惶恐不安,玄宗问政于宰相姚崇,“蝗虫是天灾,是不是上天派来警示我的?灭蝗不会得罪上天吧?”姚崇答:“今后不要以皇帝的名义下令灭蝗,而是‘以我的名义’,就算上天怪罪,也跟陛下无关。”
在说服皇帝和朝中官员后,姚崇启动了“灭蝗大战”。他推出了责任制,将捕杀蝗虫列入各州刺史业绩考核,制定赏罚标准。而且,姚崇还派出御史担任杀蝗虫使,这在中国历史上还是第一次,职责就是组织、监督各地的灭蝗工作。
经过调研,在两年的蝗灾期,各地采用多种方法灭蝗。首先是开沟填埋。《农政全书》记载:预掘长沟,广深各二尺,沟中相距丈许即作一坑,以便掩埋。多集人众,不论老弱……每五十人用一人鸣锣其后,蝻(音nǎn,是指蝗虫的幼虫)闻金声,努为跳跃……蝻虫惊入沟中……众各尽力,扫者自扫,扑者自扑,埋者自埋,至沟坑俱满而止。前村如此,后村复然……当净尽矣。其次,用火捕杀。每晚,男女老幼到田地生起一堆堆篝火,再敲锣打鼓,惊动蝗虫飞向火堆。同时,开沟捕杀到的蝗虫也要以火焚烧后再进行填埋,以绝后患。此外,还采用人力捉虫。
通过这些方式,在经历两年蝗灾后,唐朝的粮食产量并没有下降太多,也未出现流民现象,说明灭蝗比较成功。《资治通鉴》记载:“敕委使者详察州县捕蝗勤惰者,各以名闻。由是连岁蝗灾,不至大饥。”
1875年,落基山岩蝗席卷美国西部,给当地造成巨大灾难。当时,一位名叫阿尔伯特·希尔德的医生对蝗灾做了观察和描述,因此这些蝗群又被称为“阿尔伯特蝗群”。
这是世界上有史以来最大的蝗群。希尔德连续5天观察到1.6公里的蝗虫群掠过头顶,像暴风雪一样遮天蔽日,飞翔声像潮汐一样翻滚而来。希尔德根据邻近几个地区发布的报告,通过飞行时间、速度,估计当时的蝗群覆盖范围达180公里宽,2900公里长,整个蝗群规模达到12.5亿只,超过美国加利福尼亚州的面积,占整个地球表面积的千分之一。
落基山岩蝗群席卷了美国南部的科罗拉多州、堪萨斯州、明尼苏达州等,所到之处片草不留,不仅植被和农作物,连皮革、木材也无法幸免,甚至人们穿在身上的衣服也成了它们的食物。而且,由于蝗虫落满了铁轨,油脂太多,车轮摩擦力不足,一些地区的火车不得不停驶。落基山岩蝗毁掉当地大量的农作物,所经之地饥荒频生。
这场“人蝗大战”历经近30年才基本罢休。当地农民先是养了大量的鸡来捕食控制蝗虫,后来用火烧、热油浇地等方式来杀灭土里的虫卵。各州政府也采取了一系列的防治措施,有的强制成年人必须在蝗虫的繁殖期用两天时间灭蝗,否则罚款;有的奖励捕蝗,在三月蝗虫爆发期每捉到一定数量的蝗虫就可以换钱。
但这些方法并不能绝杀,到第二年的春季,蝗虫继续卷土重来。
面对蝗灾,人们不得不寻找更好的灭蝗方法。其中一个重要措施是,选择与蝗虫生长期错开生长和成熟的作物。从1880年,内布拉斯加州等地的农民们开始换种冬小麦,赶在蝗虫迁徙前成熟,然后抓紧收割,让蝗虫无粮可食。
其次,当地人改进犁田与灌溉技术,将蝗虫扼杀在卵中。当时正值美国西部大开发,大量移民涌入淘金,人们挖土淘金的同时开垦荒地,这就破坏了蝗虫集中产在落基山脉溪流附近沙土中的卵,让蝗虫慢慢趋于灭绝。1902年,落基山岩蝗的最后一只活体在加拿大南部被发现,此后销声匿迹。
即使到今天,蝗虫肆虐仍在困扰各国人民。2020年一场大范围的蝗灾席卷了从西非到东非、从西亚至南亚20多个国家,受灾面积总计1600多万平方公里。联合国粮农组织发布报告显示,非洲之角是重灾区,其中埃塞俄比亚、索马里遭遇25年来最严重蝗灾,而肯尼亚正经历70年来最严重蝗灾。在东非小国吉布提100多万人口中,有28万人面临饥荒;全国1700个农牧场中,有80%以上被蝗虫侵害。不仅如此,“非洲蝗虫”还大规模袭击了伊朗南部7省,对至少20万公顷果园和农田造成威胁,导致伊朗军方不得不承诺派出军队以打击沙漠蝗虫入侵。
人们很早就知道,单独存在的蝗虫因密度较低,不发生迁飞,一般无害,因此将散居的称为蚱蜢或草蜢;而群居后才被称为蝗虫或飞蝗等。群居蝗虫一旦形成,随着大规模移动或迁飞就会导致大范围蝗灾的发生,这也意味着,蝗灾产生的条件是,蝗虫群集,并且随风迁徙。
因此,了解蝗虫群体是如何形成的,以及如何让这个群体分崩离析就变得尤为重要。
蝗虫在若虫和成虫之初时一般是散居,但成虫一段时间就变为群居。那么,蝗虫是如何群居行动的呢?研究人员提出了种种假说,包括繁殖地、性成熟、食物、群集信息素、气候,以及触动后腿可促使蝗虫群集等。20世纪70年代,更多的科学家意识到,群聚信息素可能是蝗虫能够聚集的更关键因素,其中有几种信息素被分离和命名,如蝗醇、蝗酚等。但是,这些化合物没有一个能符合群聚信息素的所有标准,也没有野外种群验证的证据。
2020年中国科学院动物研究所康乐院士团队通过分析飞蝗群居型和散居型蝗虫的体表和粪便挥发物,在35种化合物中鉴定到了一种由群居型蝗虫特异性挥发的气味,释放量低但生物活性非常高,这种化合物名为4VA(4-乙烯基苯甲醚)。研究人员通过一系列行为实验确定,该化合物对群居和散居飞蝗的不同发育阶段和性别都有很强的吸引力,能够响应蝗虫种群密度的变化,即便四五只散居飞蝗释放很低水平的4VA也能诱发蝗虫聚集。
蝗虫“聚众”后,还要行动一致向一个方向飞迁,才能造成大范围的灾害。这又是什么原因促成的呢?澳大利亚悉尼大学和英国牛津大学的一个研究团队发现并部分揭示了触发和促使蝗虫统一行动的机制。研究人员在实验室中观察蝗虫若虫的发育情况,把不同数量的若虫放置于一个80厘米宽的环形活动场所,并拍摄下它们的行动。当若虫数量较少时,它们只是沿着场地转来转去。当若虫密度达到每平方米25只时,它们开始“整齐划一”以偶然自发的固定方向沿场地行进。这类似于蝗虫在野外的行动,而在野外是约每平方米有50只时它们才会一致行动。而且,当每平方米的若虫达到75只、超级拥挤的情况下,蝗虫仍能保持一心一意向前的方向。
这意味着,当蝗虫“聚众”达到一定数量后就有了统一行动,但是为什么会如此,研究人员目前尚不能解释,但研究人员推测认为,蝗虫既能食草,又能以同类为食,只有“随大流”才能避免相互冲撞和被厮杀。
我国历代对蝗虫深恶痛绝,灭蝗捕蝗成为一项重要的民生工作。白居易的《新乐府·捕蝗》称,“河南长吏言忧农,课人昼夜捕蝗虫。是时粟斗钱三百,蝗虫之价与粟同。”宋代清官郑獬、明代皇帝朱瞻基等都曾作诗记录过这一现象。
在没有农药、没有无人机的古代,想要遏制蝗灾,只能靠物理方法防治,除了最简单直接的人工捕捉法,常见的还有姚崇所采用的开沟填埋并焚烧法,以及农业防治法,即掘除卵虫和消灭蝗虫的滋生地,或选择种植蝗虫不喜欢啃食的品种,如绿豆、豌豆、豇豆、薯芋等作物。
古人还采用过药物防虫,与其他农业害虫一起来防治。较早记载药物防治的是汉代《氾胜之书》,这是以挥发性芳香油来驱虫:“取干艾杂藏之,麦一石,艾一把,藏以瓦器、竹器,顺时种子,则收常倍。”在宋元,人们采用植物与矿物结合法来防虫,植物有苦参、白敛、芫花、百部、苍耳;矿物有硫黄、石灰、食盐等。明清时期,又增加了藜芦、狼毒、雷公藤等药物,都有杀蝗驱蝗的效果。
据记载,蝗虫天敌有60余种,包括鸡鸭、蛙类、鸟类、捕食和寄生性天敌昆虫、微生物等。聪明的古人想到了用鸭子治理蝗灾的办法,也就是“牧鸭治蝗”。鸭子是名副其实的灭蝗能手,一只鸡一天能吃掉70只蝗虫,一只鸭子一天就能消灭200多只蝗虫,而且鸭子完全是地毯式“轰炸”,连虫蛹都不会放过。“牧鸭治蝗”法在明朝时期开始出现,一直到了清朝还被广泛使用,许多人还总结出了治理蝗虫的经验。清朝顾彦所著《治蝗全法》记载:“蝻未能飞时,鸭能食之。如置鸭数百于田中,顷刻可尽,亦江南捕蝻之一法也。”20多年前,我国新疆北部地区爆发蝗灾,当时就是从浙江空运了3万只鸭子加入了“灭蝗大军”,这些鸭子平均每天出动两次,在上万亩地里往返“工作”,几个月后蝗灾基本消除。
虽然“牧鸭治蝗”自古有之,确实是治理蝗灾的一个有效方法,但受地形、蝗虫种类以及规模等因素的影响,也有很大的局限性。
还有人提出,为何不用吃的方式将蝗虫变废为宝呢?以现代的认知,蝗虫是一种蛋白质含量很高的昆虫,并含多种维生素、氨基酸。但研究发现,散居蝗虫无毒,而发生蝗灾时蝗虫是有害的,它们会从体内挥发出高浓度的挥发性有机物苯乙腈,这是氰化物的前体,使得蝗虫难闻而且有毒。如果遭遇鸟类捕食,蝗虫体内贮存的苯乙腈就会马上转化为氰化物,而且浓度可升高十余倍,显然这是蝗虫保护自身的一种手段。为何群居蝗虫会释放出苯乙腈,而散居蝗虫几乎不能合成?科学家目前尚无定论,还需要更多研究来证实。
目前,世界上对于蝗灾的防治主要依赖化学杀虫剂的大规模喷施,以及采用生物灭虫法,如施放粉红椋鸟及鸡鸭,还有可以灭蝗的真菌等,尽量减少不合理使用化学农药对生态系统和人类健康产生的影响。
此外,中国科学家团队的最新研究不仅揭示蝗虫群居的奥秘,更重要的是,只要能研发出抑制这种信息素的化学物质,并找到适当的投放方式,就会抑制蝗虫成灾,使绿色可持续防控成为可能。
供图:视觉中国
(原标题:治蝗 延续千年的课题)
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