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李子旸:有趣的蝗蟲研究

 白河baihe 2020-02-27

本文共計3343字,建議閱讀時間12分鐘。


  
提到生物治蝗,大家往往津津樂道于雞鴨吃蝗蟲等辦法??瓷先?,這種辦法既有效又有趣。本來是災(zāi)害的飛蝗,卻成了天上掉下來的免費(fèi)蛋白質(zhì),正好讓雞鴨吃個夠,不但滅了蝗,還發(fā)展了養(yǎng)殖業(yè),生產(chǎn)出雞肉鴨肉,簡直讓人樂得合不攏嘴。
 
不過,這種辦法的作用其實(shí)很有限,不足以成為滅蝗的“主力”武器。在現(xiàn)實(shí)中,用雞鴨吃蝗蟲確實(shí)曾經(jīng)有過,但只能用于不太嚴(yán)重的蝗災(zāi),或者作為輔助辦法。
 
其中原因也很簡單。調(diào)集、運(yùn)輸大量雞鴨,要依賴卡車、道路等交通設(shè)施。蝗災(zāi)往往爆發(fā)在貧困落后地區(qū),交通設(shè)施當(dāng)然也很不足。而且,雞鴨都是活物,不像機(jī)器那么易于操縱。雞鴨能吃的,主要是在地面爬行的蝗蝻,已經(jīng)飛起來的飛蝗,雞鴨想吃也費(fèi)勁。指望雞鴨來對抗大規(guī)模的蝗災(zāi),并不可行。
 
雖然雞鴨這種生物治蝗用處不太大,但說到生物治蝗,早有更厲害的辦法。在這方面中國科學(xué)家成果累累。而且其中包含很多有趣的內(nèi)容。今天,就來說說這個。
 

馬世駿等新中國第一批治蝗專家,通過整治蝗區(qū)的水體條件,給蝗災(zāi)來了個釜底抽薪。經(jīng)過他們的努力之后,蝗災(zāi)在中國農(nóng)耕地區(qū)已經(jīng)很少見了。
 
傳統(tǒng)農(nóng)耕區(qū)的蝗災(zāi)被解決了以后,牧區(qū)的草原蝗災(zāi)就成為突出的待解問題。2003年,草原蝗災(zāi)特別嚴(yán)重,受害草場面積達(dá)到3.2億畝。大量蝗蟲還飛到了二連浩特市區(qū),大雨一般從天而降。施放大量藥劑后,總算是消滅了這些蝗蟲。街上堆積如山的蝗蟲尸體,讓人觸目驚心。
  

 圖片來源:互聯(lián)網(wǎng)

草原飛蝗的繁殖方式和農(nóng)耕區(qū)的飛蝗不同,不能直接挪用洪澤湖、微山湖等地區(qū)的治蝗方法。更麻煩的是,草原的生態(tài)環(huán)境要脆弱得多。施放化學(xué)藥劑,后果嚴(yán)重,不但會同時殺滅大量鳥類和其他益蟲,還會破壞草原土壤,影響牧區(qū)產(chǎn)出的牛羊肉品質(zhì)——?dú)⑾x毒藥的有害成分會通過牧草在牛羊體內(nèi)累積。

所以,馬世駿等科學(xué)家早就提出,應(yīng)對草原飛蝗,要更多地采用環(huán)境影響小的辦法,其中最主要的就是微生物治蝗。

可以用來治蝗的微生物,主要包括動物類的蝗蟲微孢子蟲,真菌類的綠僵菌、白僵菌,病毒類的蝗蟲痘病毒等。其中綠僵菌是比較突出的一種。

綠僵菌生物農(nóng)藥不是中國科學(xué)家發(fā)明的,在1996年引進(jìn)到國內(nèi)。引進(jìn)后,中國科學(xué)家做了很多研究,大幅提升了毒力,大幅降低了生產(chǎn)成本,在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和使用上取得了突破。

   

綠僵菌 | 圖片來源:互聯(lián)網(wǎng)

 
從蝗蟲的角度來看,這個綠僵菌實(shí)在太可怕了。綠僵菌是一種真菌,會粘在蝗蟲外殼上,然后刺入蝗蟲體內(nèi)生長繁殖,并分泌毒素,蝗蟲就會一命嗚呼。
 
這還不算完,被弄死的蝗蟲會變成“僵蟲”,也就是蝗蟲的僵尸。這種僵蟲體內(nèi)存有大量綠僵菌的孢子。僵蟲長期留在土壤里,成為傳染源,不斷把真菌傳染給其他蝗蟲,持續(xù)發(fā)揮效力。一次施藥,控制蝗蟲的效果可以長達(dá)五年。
 
在這個過程中,螞蟻、老鼠等動物都成為殘害蝗蟲的“幫兇”,會幫著真菌繁殖和傳播,感染更多的蝗蟲。而且,綠僵菌對蝗蟲是“精確轟炸”“定點(diǎn)清除”,對其他昆蟲的影響很小,對鳥類、哺乳動物和人則完全無害。
 
目前,我國已經(jīng)掌握了生產(chǎn)綠僵菌生物農(nóng)藥的生產(chǎn)工藝和技術(shù),并且水平位居世界前列。中國生物防治蝗蟲的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),已經(jīng)成為國際標(biāo)準(zhǔn)。
 
在生物防治的信息化、自動化方面,中國的領(lǐng)先優(yōu)勢更加明顯。在治蝗技術(shù)方面,其他國家比如澳大利亞也很先進(jìn),但他們沒有中國這種健全的基層機(jī)構(gòu)組織。中國的蝗蟲防治組織非常發(fā)達(dá),基層有大量的植保站、防蝗站,在蝗蟲信息采集、精準(zhǔn)施藥等方面都很到位。未來,隨著5G等信息技術(shù)的推廣,中國蝗蟲治理將更加智能化和自動化。

馬世駿等科學(xué)家研發(fā)的國土綜合整治消除蝗災(zāi),可以算作是治蝗1.0。綠僵菌等生物防治法,可以算作是治蝗2.0?,F(xiàn)在,中國科學(xué)家已經(jīng)進(jìn)入治蝗3.0。
 
3.0時代的特征是基因組合技術(shù),領(lǐng)軍人物是中國科學(xué)院院士康樂。在3.0時代,除了治蝗技術(shù)更上一層樓以外,更重要的是,研究蝗蟲的目的,不再局限于防災(zāi)減災(zāi)。新一代的中國科學(xué)家,視野非常寬廣,把對昆蟲的研究和政治、社會甚至哲學(xué)研究融為一體。
 
這要從蝗蟲的型變說起。
 
在“我國是怎樣戰(zhàn)勝蝗災(zāi)的”那篇文章中,我介紹了蝗蟲的型變。簡單來說就是,散居的蝗蟲和群居的蝗蟲,外觀差距很大,看上去簡直是不同的物種。其實(shí),這是同一種物種的兩種形態(tài)。
 
蝗蟲型變和大量集聚,是蝗災(zāi)發(fā)生的直接原因?;葹?zāi)就是蝗蟲集聚群居的結(jié)果。沒有型變,沒有集聚,也就沒有蝗災(zāi)。分散的蝗蟲,就是小蚱蜢,在草叢中蹦蹦跳跳的,沒什么害處。只有大量蝗蟲聚集到一起,發(fā)生型變,才會成災(zāi)。
 
因此,研究清楚蝗蟲的型變,就特別重要。型變是怎么回事?為什么外形的變化那么大?是什么變化引起的?型變需要什么條件?怎樣才能阻止型變發(fā)生等問題,都是值得研究的重要課題。
 
國際上對這些問題的研究長期沒有大的突破。大的突破正是康樂院士率領(lǐng)的團(tuán)隊做出來的。他們發(fā)現(xiàn),蝗蟲的型變,主要是多巴胺造成的。
 

康樂院士 | 圖片來源:互聯(lián)網(wǎng)

 
多巴胺是生物體內(nèi)的一種化學(xué)物質(zhì),可以調(diào)控行為和情感。病人發(fā)生休克,可以給他直接往心臟上注射多巴胺。相反,對狂躁型精神病人等,可以注射多巴胺抑制劑,讓他們恢復(fù)平靜。
 
蝗蟲正是因?yàn)轶w內(nèi)的多巴胺發(fā)生了變化,才會出現(xiàn)型變和群聚。有趣的是,這個研究實(shí)際上揭示了很多動物群聚的生物學(xué)原因——包括人。
 
人群聚集鬧事時,群體中的人往往也是體內(nèi)多巴胺增加,外在表現(xiàn)就是面紅耳赤、情緒亢奮、動作夸張、不可理喻。聚集的人群往往很危險,會做出單個人不敢干的事,造成特別大的危害。
 
以往,對這些現(xiàn)象的分析,往往從政治、社會、心理等角度入手。比如廣泛流傳的《烏合之眾》等書??禈吩菏繉认x型變的研究,開創(chuàng)了對人類群體行為的生物學(xué)分析。
 
讓人尷尬的是,從生物學(xué)的角度看,在這些方面,人類和蝗蟲的規(guī)律高度近似。
  

  
處理公共事件有經(jīng)驗(yàn)的人都知道,面對聚集起來越來越暴躁的人群,快速有效的辦法不是擺事實(shí)講道理耐心解釋增加信息透明度什么的,而是驅(qū)散。派出警察分割人群,把人們趕走,或者用高壓水車等工具把人群打散,總是就是要盡快消除“人群聚集”這個現(xiàn)象。
 
即使擺事實(shí)講道理,也不能直接面對暴躁激動的人群,而要讓他們選出代表,把代表從人群中分離出來,單獨(dú)談。離開人群的代表,會很快恢復(fù)冷靜,重新成為可以溝通和講道理的正常人。
 
研究發(fā)現(xiàn),把群居型的蝗蟲拆散,讓它們彼此分離,4個小時后,蝗蟲就從暴躁兇惡的群居型轉(zhuǎn)變?yōu)槿诵鬅o害的散居型。而把散居型的蝗蟲組合起來,經(jīng)過32小時后,它們才會變成群居型。
 
看來,把人群聚集起來,成為暴躁的群體,其實(shí)也沒那么容易,需要較長的時間“醞釀”和“逐漸升級”。無論是防治蝗災(zāi),還是保衛(wèi)社會,人們都有足夠充裕的時間和機(jī)會。
 
從生物學(xué)的角度入手,會對很多人類行為規(guī)律有全新的認(rèn)識。這些認(rèn)識往往和政治學(xué)、社會學(xué)、哲學(xué)等學(xué)科的結(jié)論不謀而合。
 
比如,蝗蟲群居就會成災(zāi),但這也說明,聚集起來以后,物種的生命力、競爭力會大大增強(qiáng)。而且,物種內(nèi)部的交流、溝通會大大強(qiáng)化。對昆蟲來說,群居型的個體,雌雄配對非常容易,種群繁衍力很強(qiáng)。散居型的個體,則需要好幾天才能互相熟悉。這也解釋了人類的社會性為什么會越來越強(qiáng),以及為什么整合程度越高的社會,競爭力、生存力越強(qiáng)。
 
對蝗蟲來說,群居散居的轉(zhuǎn)變伴隨著明顯的型變,對人類來說,與他人保持密切聯(lián)系和離群索居,其實(shí)也有生理上的差異。很多代謝類的疾病,很可能就與此有關(guān)。群體中的人,更容易樂觀積極。長期獨(dú)處的人,往往會憂郁感傷。這是不是也是一種“型變”呢?
 
目前,對這些現(xiàn)象,基本都是從心理、社會的角度做出分析。今后,如果能通過研究蝗蟲提出生物學(xué)方面的解釋,很可能會找到更有效、更有針對性的解決辦法。比如,對個人的情緒問題,除了心理疏導(dǎo)以外,是不是能在生理上找到解決辦法呢?再有,對那些慢性病、代謝病,是不是能找到全新的治療辦法呢?
 
蝗蟲對于人類社會,很可能會像果蠅對遺傳學(xué)那樣,發(fā)揮重要作用。曾經(jīng)的害蟲,正在成為重要的科學(xué)研究目標(biāo)。
 
從對蝗災(zāi)束手無策,到找到有針對性的辦法基本消滅蝗災(zāi),再到大大擴(kuò)展對蝗蟲的研究,微觀層面延伸到基因,宏觀層面則融合了對社會的研究。人類知識的進(jìn)步,才是宇宙中最壯觀最迷人的景象。
參考資料:
陳應(yīng)松:《飛蝗物語》,浙江教育出版社,2019年9月。
馬建文,韓秀珍:《東亞飛蝗災(zāi)害遙感監(jiān)測機(jī)理與方法》,科學(xué)出版社,2004年5月。
蓋志毅:《草原生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展研究》,中國林業(yè)出版社,2007年7月。

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