按照我們的教學(xué)計(jì)劃，今天想與大家討論的

與生物有關(guān)的自然災(zāi)害，也就是生物災(zāi)害的問題。那么什么是生物災(zāi)害呢？

按照《英漢災(zāi)害管理相關(guān)基本術(shù)語(yǔ)集》這本書上的定義，生物災(zāi)害定義為：由活的生物體暴露于微生物和有毒物質(zhì)所造成的災(zāi)害。大家有沒有覺得，這個(gè)定義其實(shí)是從災(zāi)害的受體角度來(lái)說(shuō)的?；叵胍幌拢覀兦懊嬗懻摰囊恍┳匀粸?zāi)害，不管是各種地質(zhì)災(zāi)害、還是洪災(zāi)和旱災(zāi)，都是從災(zāi)害的來(lái)源角度進(jìn)行定義的。那么如果我們遵循這種模式，從災(zāi)害來(lái)源對(duì)生物災(zāi)害進(jìn)行定義呢？這樣我們還需要參考一下生態(tài)學(xué)的思考方式，可以進(jìn)行這樣的定義：

少數(shù)生物偶然搶占生態(tài)位，導(dǎo)致原有生物群落中各物種之間的競(jìng)爭(zhēng)和依存關(guān)系遭到破壞，超出了生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力，最終導(dǎo)致人員、財(cái)產(chǎn)甚至環(huán)境等產(chǎn)生損失。這里產(chǎn)生生物災(zāi)害的災(zāi)害源，統(tǒng)稱為有害生物。但是其實(shí)，這里有害生物的說(shuō)法并不準(zhǔn)確，因?yàn)樵谏鷳B(tài)系統(tǒng)中，生物無(wú)所謂“有益”還是“有害”，這都是按照人類自己的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定的。所以，這里的“有害生物”，以及后面我們將要說(shuō)到的有害生物，都是加上引號(hào)的。

生物災(zāi)害除了具有我們前面所介紹的自然災(zāi)害的通性，比如潛在性、突發(fā)性、周期性、群發(fā)性等特點(diǎn)外，還有許多附加的特點(diǎn)。許多有害生物和病原微生物個(gè)體非常小，不容易發(fā)現(xiàn)，甚至還有很長(zhǎng)的潛伏期，治理非常困難。這次的新冠肺炎疫情讓我們充分感受到了具有長(zhǎng)潛伏期病原體所帶來(lái)的麻煩，這就是隱蔽性；絕大多數(shù)有害生物還可以隨氣流、水流、動(dòng)物遷徙、人為活動(dòng)，或者通過本身的遷飛而擴(kuò)散到另外一個(gè)地方，在新的地域定居下來(lái)而產(chǎn)生危害，這就是擴(kuò)散性；但我們也應(yīng)該看到，有害生物的種類及其分布是具有明顯區(qū)域性的；我們現(xiàn)在越來(lái)越明確的是，大多生物災(zāi)害之所以致災(zāi)，那是有很多人類影響的因素的，所以稱之為人為性。就比如我們剛才說(shuō)的區(qū)域性，由于人類頻繁地遠(yuǎn)距離活動(dòng)，則可能打破地理區(qū)域限制，使一些外來(lái)生物入侵和病原微生物快速傳染，危害生態(tài)系統(tǒng)的健康，也嚴(yán)重威脅人類健康，危及社會(huì)公共衛(wèi)生安全。

從另外一個(gè)方面講，生物災(zāi)害相對(duì)于其他災(zāi)害，有非常明確的時(shí)間性。因?yàn)檫@些生物的生長(zhǎng)和演變也必須依賴于自然條件，我們的環(huán)境有四季冷暖的變化，那么與生物災(zāi)害有關(guān)的生物，其發(fā)生和發(fā)展就表現(xiàn)出很強(qiáng)的時(shí)間性。比如，2003年主要肆虐亞洲的非典病毒，曾經(jīng)一發(fā)不可收拾，但到五月份左右迅速消失。那么，現(xiàn)在正在爆發(fā)的新冠肺炎疫情是否也遵循這樣的時(shí)間規(guī)律呢，我們不得不而知，期待時(shí)間的檢驗(yàn)。

任何生物都具有一定的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性，那么我們就可以根據(jù)這些特性，進(jìn)行人為干預(yù)，將生物災(zāi)害的損失降到經(jīng)濟(jì)閾值范圍內(nèi)。我們知道，有害生物一般也都有天敵，可以利用天敵實(shí)行生物防治，或者通過生態(tài)措施，改善環(huán)境，創(chuàng)造有利于天敵而不利于有害生物的生存環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)治理。對(duì)于病毒來(lái)說(shuō)，開發(fā)疫苗也是藥到病除最好的辦法了。

說(shuō)到生物災(zāi)害，我們最容易想到的就是蝗災(zāi)?；认x無(wú)疑是世界上最古老、最具破壞力的遷徙害蟲。對(duì)付蝗蟲，這是一個(gè)古老的話題，但仍然是現(xiàn)實(shí)的問題。那么，今年二月份就有一個(gè)傳聞：非洲之角發(fā)生的沙漠蝗災(zāi)會(huì)不會(huì)蔓延到中國(guó)？這是一個(gè)典型的有關(guān)生物災(zāi)害防治的問題。

蝗蟲剛出生的時(shí)候，是獨(dú)居的，比較溫和，危害也不大，所以也具有很大的隱蔽性。但是，一旦聚集到60只以上，蝗蟲的顏色就開始發(fā)生變化，性格也隨之變化，變得特別暴躁，有攻擊性，食欲大增，開始成群飛行。

而且蝗蟲的這種聚集，起初就是在沙漠那些完全沒有人煙的地方開始。一顆矮樹叢上，就能爬滿幾千只蝗蟲。出現(xiàn)這樣的情況的時(shí)候，蝗災(zāi)其實(shí)已經(jīng)爆發(fā)了

。

等人們開始發(fā)現(xiàn)的時(shí)候，已經(jīng)是超級(jí)大軍了。在食物充足的時(shí)候，蝗蟲是獨(dú)居的，但如果因?yàn)楦珊祵?dǎo)致食物匱乏，那些獨(dú)居的蝗蟲，迫不得已，外出尋找食物，但最終肯定都集中到為數(shù)不多有食物的地方，這樣就開始發(fā)生聚集。聚集之后，就不再分開，整體行軍。行軍方向，肯定與天氣有關(guān)，比如溫度、濕度和風(fēng)向，所以方向會(huì)隨時(shí)發(fā)生改變，追蹤蝗蟲群是非常不容易的。

比如，如果我們要用飛機(jī)灑藥來(lái)消滅蝗蟲，發(fā)現(xiàn)一個(gè)地方有蝗蟲，從機(jī)場(chǎng)起飛，到達(dá)的時(shí)候，蝗蟲可能已經(jīng)換方向飛到別處去了。但是，只要是生物，就有弱點(diǎn)，那就是要睡覺。所以，人們就掌握了這個(gè)規(guī)律，飛機(jī)一大早出發(fā)，在蝗蟲剛睡醒，還沒開始移動(dòng)的時(shí)候就趕到，進(jìn)行灑藥。還有，通過結(jié)合遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)等現(xiàn)代信息技術(shù)，加上氣象數(shù)據(jù)，就可以對(duì)蝗災(zāi)的發(fā)生地點(diǎn)、面積等進(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)行精準(zhǔn)打擊。

蝗蟲的生殖能力非常強(qiáng)大，一次能產(chǎn)卵60-80個(gè)。產(chǎn)卵的時(shí)候，它會(huì)把肚子插入松軟的土中，放下卵，產(chǎn)卵后，土就把卵蓋住，這樣，產(chǎn)下的卵就難以發(fā)現(xiàn)，完全看不出這里有卵，這批卵就能安全孵化，也沒有被天敵發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。更麻煩的是，這些群居的新生代蟲卵，孵化之后，很快就會(huì)轉(zhuǎn)變成極具有攻擊性的群居狀態(tài)。

我們?cè)倩氐竭@個(gè)傳聞中，根據(jù)2月10日的新聞報(bào)道，聯(lián)合國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)呼吁，緊急采取行動(dòng)防止非洲之角發(fā)生沙漠蝗災(zāi)。過去兩年，許多非洲國(guó)家經(jīng)歷了降雨不足、干旱和洪水。根據(jù)我們前面的分析，正是這樣的天氣，可能導(dǎo)致蝗蟲的聚集，令蝗災(zāi)暴發(fā)。所以這樣的可能性不是沒有。但是是否會(huì)入侵中國(guó)呢？

中國(guó)一直以來(lái)是世界上遭受蝗災(zāi)最嚴(yán)重的國(guó)家。但是，這次在非洲致災(zāi)的沙漠蝗（Schistocerca gregaria），與中國(guó)歷史上造成蝗災(zāi)的飛蝗（Locusta migratoria）不是同一個(gè)物種，它們的地理分布區(qū)是不同的，從沙漠蝗的生活習(xí)性來(lái)看，沙漠蝗的生存和繁殖必須依托于熱帶和亞熱帶沙漠，中國(guó)氣候條件不能滿足其繁殖。從歷史上來(lái)看呢，沙漠蝗在中國(guó)從來(lái)沒有發(fā)生危害的記錄，雖然上世紀(jì)初，有科學(xué)家報(bào)道，說(shuō)在我國(guó)的云南也發(fā)現(xiàn)有沙漠蝗，但并沒有被之后的觀測(cè)所證實(shí)。因此，理論上講，沙漠蝗不會(huì)對(duì)我國(guó)造成威脅。

從路徑上來(lái)看，如果真要遷飛到中國(guó)，沙漠蝗進(jìn)入的路徑有兩條，一是西線通道，是從印度、巴基斯坦進(jìn)入西藏南部，但受昆侖山脈和喜馬拉雅山脈的天然屏障所阻隔，沙漠蝗是難以飛越和存活，而另外一條是東線通道，是經(jīng)印度、孟加拉國(guó)從緬甸進(jìn)入云南南部，但蝗蟲從這里又難以穿過雨林。退一步講，即使出現(xiàn)強(qiáng)季風(fēng)等極端天氣，將沙漠蝗快速吹到中國(guó)，那也難以建立有效的種群。同時(shí)，從目前中國(guó)的監(jiān)測(cè)和防治能力來(lái)看，中國(guó)完全能及時(shí)有效地控制遷入的蝗蟲。

說(shuō)完了蝗災(zāi)，那么，我們現(xiàn)在更應(yīng)該關(guān)心的，還有類似SARS和新冠肺炎這樣的病毒帶來(lái)的生物災(zāi)害。在過去10多年里，我們看到全球許多傳染病的出現(xiàn)和重新出現(xiàn)，包括非洲的埃博拉病毒病和中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERS-CoV），這已經(jīng)給全球公共衛(wèi)生體系帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

對(duì)于大多數(shù)傳染病來(lái)說(shuō)，三個(gè)因素是必不可少：病原體、宿主和傳播環(huán)境。有些病原體是由媒介生物攜帶的，或者需要中間宿主來(lái)完成它們的生命周期。適宜的氣候和天氣條件是病原體、媒介生物和宿主生存、繁殖、分布和傳播的必要條件。那么，我們現(xiàn)在思考這個(gè)問題的時(shí)候，除了關(guān)注已經(jīng)在人群中傳播的流行病之外，還要關(guān)注氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，特別是對(duì)生物多樣性的影響。

比如，隨著氣候變化的加劇，致命病毒可能在海洋哺乳動(dòng)物中更廣泛傳播。2004年，阿拉斯加的海獺被診斷出感染了海豹瘟熱病毒（PDV），當(dāng)時(shí)科學(xué)家們還感到非常困惑，因?yàn)檫@不是一個(gè)分布廣泛的病毒種類，當(dāng)時(shí)只在歐洲和北美的東海岸才發(fā)現(xiàn)含有這樣的病毒。后來(lái)科學(xué)家們利用2001年至2016年的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)海豹瘟熱病毒的上升與北極海冰的下降相關(guān)。也就是說(shuō)呀，海冰融化為海洋哺乳動(dòng)物開辟了一條新的遷徙路線，使它們更容易通過北極圈從大西洋穿越到太平洋。被感染的海獺可以向西遷移，進(jìn)入以前從未出現(xiàn)過這種病毒的新區(qū)域。所以，氣候變化可能為疾病的傳播開辟了新的途徑。其次，對(duì)動(dòng)物來(lái)說(shuō)，隨著氣候變化，覓食的壓力增加，又會(huì)削弱動(dòng)物的免疫系統(tǒng)，使它們更容易成為疾病的目標(biāo)。更糟糕的是，隨著氣候變暖，又有很多海洋物種向北部遷移，這樣北極就可能成為疾病繁殖和傳播的場(chǎng)所。

過去一百多年，有關(guān)自由生活和寄生物種的生理學(xué)和種群統(tǒng)計(jì)學(xué)研究告訴我們，溫度和其他一些氣候變量會(huì)影響動(dòng)物的行為、發(fā)育、繁殖力和死亡率。對(duì)于傳染病來(lái)說(shuō)，這種影響會(huì)涉及到至少兩個(gè)物種，也就是宿主和病原體之間的相互作用，而傳染媒介或中間宿主又會(huì)加劇這種作用。結(jié)果這些影響可能是非線性的，有時(shí)甚至是相互矛盾的，使得氣候?qū)膊〗Y(jié)果的綜合影響變得難以捉摸。例如，溫度升高加速了無(wú)脊椎動(dòng)物的發(fā)育，但卻縮短了它們的壽命；溫度升高可以提高蟋蟀的免疫酶活性和對(duì)細(xì)菌的抵抗力，但溫度同樣也增加了寄生生物生長(zhǎng)和繁殖的能力，甚至超過宿主增加的免疫功能。

https://today./archives/2015/feb/climate-change-may-affect-tick- life-cycles-lyme-disease

從群落水平來(lái)看，氣候變化有可能導(dǎo)致宿主與病原體之間的相互作用喪失，也可能與新的物種配對(duì)。隨著氣候變暖，許多物種向更高海拔或緯度移動(dòng)，這些移動(dòng)會(huì)破壞已建立的相互作用，或者使新的宿主與新的病原體接觸。而氣候變化對(duì)物候?qū)W的影響，則可能導(dǎo)致更廣泛的植物與傳粉者、捕食者與被捕食者、植物與食草動(dòng)物之間的相互作用，進(jìn)而影響疾病的動(dòng)態(tài)。從更廣泛的角度來(lái)看，生物多樣性喪失本身也是氣候變化的結(jié)果，會(huì)增加人類、野生動(dòng)物和植物中許多病原體傳播的速率。

動(dòng)物遠(yuǎn)距離遷移，本來(lái)也是一種自然選擇過程，一方面可以讓宿主逃離環(huán)境中累計(jì)的病原體，另一方面通過艱苦的旅程，可以淘汰生病的動(dòng)物，這樣也有助于降低病原體的傳播。但是，如果出現(xiàn)了暖冬，則可能使先前的遷徙宿主種群常年居留在溫帶地區(qū)，而且暖冬還可能進(jìn)一步提高病原體生物的越冬存活率。比如，這里，一般情況下，帝王蝶（Danaus plexippus）在初秋就離開北部繁殖地，飛往墨西哥越冬。而如果碰到暖冬，則可能讓帝王蝶種群常年居留在北美地區(qū)，那么這些冬季在北美繁殖的帝王蝶感染一種原生動(dòng)物寄生蟲（ Ophryocystis elektroscirrha）的概率就更高，就是我們圖上所顯示的這種寄生蟲。因此，季節(jié)性棲息的動(dòng)物如果減少遷徙行為，是會(huì)增加傳染病傳播概率的。

現(xiàn)在我們已經(jīng)深刻地認(rèn)識(shí)到，傳染病的出現(xiàn)是由于病原體地理范圍發(fā)生變化，然后產(chǎn)生新的適應(yīng)性。病原體的基因發(fā)生變化，首先能夠感染動(dòng)物，通常是野生動(dòng)物，導(dǎo)致這些病原體能夠與人接觸而感染人類，最后導(dǎo)致疾病在人類之間傳播。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是出現(xiàn)了一種導(dǎo)致人畜共患疾病的基因適應(yīng)。而現(xiàn)在，越來(lái)越多的證據(jù)證明，許多新出現(xiàn)的傳染病，與動(dòng)物，特別是野生動(dòng)物有非常大的關(guān)聯(lián)。因?yàn)樵S多野生動(dòng)物的棲息地已經(jīng)因全球變暖和人為活動(dòng)而喪失，它們不得不與人類有更密切的接觸，大大增加了動(dòng)物疾病蔓延到人類身上的風(fēng)險(xiǎn)。

氣候變化影響人類和自然健康的方式很多。由于氣候變暖，許多原本在熱帶和亞熱帶地區(qū)流行的病原體，在溫帶地區(qū)也找到了合適的環(huán)境，因此擴(kuò)散到這些地區(qū)，這樣的案例很多。但是，下面我們要說(shuō)的，是因?yàn)闅夂蜃兣赡軐?dǎo)致另外一些情形的出現(xiàn)。其中最出乎意料的，是隨著冰和永凍土的融化，過去，甚至是遠(yuǎn)古的疾病可能在當(dāng)今蔓延，讓過去的麻煩再次困擾著我們。這種風(fēng)險(xiǎn)雖然小，但卻是實(shí)實(shí)在在的。

2016年，俄羅斯北部有20人住進(jìn)醫(yī)院，一名男孩死于炭疽病的爆發(fā)，他所感染的炭疽病菌是來(lái)自冰中融化的馴鹿尸體。這里同時(shí)還有超過2000只馴鹿受感染而死亡，整個(gè)社區(qū)不得不撤離。研究人員還在阿拉斯加凍土帶的墓穴中發(fā)現(xiàn)了1918年大流感病毒的碎片。

隨著全球變暖，兩極冰蓋的融化速度之快，是有目共睹的事實(shí)。根據(jù)北極理事會(huì)（Arctic Council）的估計(jì)，到2030年代末北極可能在夏季無(wú)冰。隨著冰層的消退，融化的冰將露出那些隱藏的景觀，也許是以前未曾見過的巖石、植物，也許是被冰層掩埋了數(shù)千年的動(dòng)物尸體，甚至可能是古代探險(xiǎn)者的木乃伊。但是，這些并不新奇，而目前最令科學(xué)家們擔(dān)心的，伴隨全球變暖的積冰融化，可能是解凍并喚醒那些已經(jīng)沉睡了數(shù)萬(wàn)年、甚至數(shù)百萬(wàn)年的“僵尸”病毒，這是最不祥的后果。

地球上最古老的冰有八百萬(wàn)年的歷史，主要是在南極?？茖W(xué)家們已經(jīng)從冰層中發(fā)現(xiàn)了遠(yuǎn)古的細(xì)菌并培養(yǎng)出了菌落。而在北極圈的一些研究，也發(fā)現(xiàn)了大量遠(yuǎn)古的病毒和其他病原體，并證明一旦解凍，它們很快就可以像史前一樣活躍。如果它們能攻擊人類，后果可能是災(zāi)難性的，甚至有可能消滅我們?nèi)祟惖奈锓N。這種病毒，與地球上我們所熟知的任何病毒都不相似。現(xiàn)代人的身體，從來(lái)沒有與這些僵尸病毒較量過，人類能挨得過去嗎？

1992年，科學(xué)家在俄羅斯苔原融化的凍層下發(fā)現(xiàn)了一個(gè)擬菌病毒（Mimivirus）樣本。這是第一次發(fā)現(xiàn)這種病毒，有1200個(gè)基因，比常見的病毒要大許多，寬度是現(xiàn)代病毒的兩倍左右，甚至比有些細(xì)菌還要大。大家看看右上角的這張圖，左邊是擬菌病毒，中間是一個(gè)細(xì)菌，右邊是只有9個(gè)基因的艾滋病病毒。

2015年，西伯利亞的研究人員發(fā)現(xiàn)了隱藏在永凍土中的巨大病毒。其中一種是軟體動(dòng)物病毒（Mollivirus），這是一種已經(jīng)冰凍了3萬(wàn)年的巨型病毒，它們能夠復(fù)活。幸運(yùn)的是，目前這類病毒似乎對(duì)人類和其他哺乳動(dòng)物無(wú)害，但科學(xué)家認(rèn)為我們現(xiàn)在并不能排除有可以攻擊人類的僵尸病毒。

不過，《病毒星球》這本書（A planet of viruses）的作者卡爾·齊默（Carl Zimmer）對(duì)這個(gè)問題比較樂觀。他認(rèn)為，我們現(xiàn)在還不必?fù)?dān)心僵尸病毒的爆發(fā)，因?yàn)榈侥壳盀橹刮鞑麃営谰脙鐾林胁]有出現(xiàn)感染人類的病原體爆發(fā)，另外，我們現(xiàn)在解凍的這些病毒，并不是自我解凍的，需要在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行一定的處理，自然條件下爆發(fā)的幾率非常低。

對(duì)于我們今天所討論的與生物有關(guān)的自然災(zāi)害，我想沒有人會(huì)不屑一顧，但我們也不需要整日提心吊膽，我們所需要的就是積極主動(dòng)地去認(rèn)識(shí)它們，盡管每一次可能都要付出巨大的代價(jià)，但我們始終嘆服它們對(duì)自然界萬(wàn)事萬(wàn)物間矛盾的調(diào)和，還是那句話，我們所需要做的就是要盡可能地了解它們，然后就是盡可能地去規(guī)避一些我們不愿看到的事情。好，同學(xué)們，這節(jié)課就到這里，再見！