科普 | 为什么对付沙漠蝗灾,化学防治最为有效?
現在,一場大范圍的沙漠蝗蟲蝗災正在席卷西非、東非和南亞 20 多個國家,受災面積總計 1600 多萬平方公里(聯合國糧農組織當地時間 2 月 17 日報告數據),數千萬人的糧食安全受到威脅。最新資料顯示,連中非也受到影響。
聯合國糧農組織報告顯示,非洲之角是此次蝗災的重災區,其中埃塞俄比亞、吉布提、索馬里遭遇 25 年來最嚴重蝗災,而肯尼亞正經歷 70 年來最嚴重蝗災。
埃塞俄比亞農業部統計,約有 6.5 萬公頃作物受災,2200 多萬人口的糧食短缺問題雪上加霜;吉布提 1700 個農牧場中,有 80% 以上被蝗蟲侵害,將近 30% 的人口面臨饑荒。一家糧食安全機構統計數據顯示,因為蝗蟲過境吃掉了糧食,非洲目前面臨嚴重饑荒的人口已經超過了 1900 萬。
預測數據顯示,目前非洲之角的蝗蟲仍在不斷繁殖,在三到四月會形成新的蝗蟲群,若不加以遏制,蝗蟲數量將繼續大幅上漲,6 月份可能增至目前結群數量的 500 倍,屆時蝗蟲結群數量或將超過 1875 年的美國,打破吉尼斯世界紀錄。
肯尼亞的沙漠蝗蟲群
沙蝗所到之處,破壞性極強,目前,已給巴基斯坦的糧食生產造成巨大損失。2 月 27 日,有報道稱,“浙江 10 萬只鴨子軍團將出征巴基斯坦滅蝗”,這篇文章迅速引發關注,但相關專家隨即糾正了這種做法。
2 月 27 日,中國蝗蟲防治工作組在巴基斯坦卡拉奇召開新聞發布會,中國防蝗防治工作組成員、中國農業大學教授張龍表示,中國自古就有“牧鴨治蝗”的方法,但這個方法是在蝗災小規模爆發和特殊的地理環境下使用,效果有限。
他認為,在目前巴基斯坦蝗災大面積爆發的情況下,建議用一些緊急措施,比如采用化學農藥治理和微生物農藥等生物防治措施,目前比較成熟的微生物農藥包括微孢子蟲類和綠僵菌,這是可以大規模用飛機噴灑的快速有效控制蝗災的方法。
要理清楚化學防治的根源,需從非洲蝗災的元兇說起。
蝗災元兇:沙漠蝗蟲
此次非洲蝗災的罪魁禍首便是世界上臭名昭著的頂級空中殺手——沙漠蝗蟲。
作為全球飛行能力最強的蝗蟲之一,沙漠蝗蟲、東亞飛蝗、與澳洲疫蝗成為世界范圍內蝗災的首要元兇,其破壞力堪比“轟炸機”,據預測,目前全球至少十分之一的人口生計會受到這種饑食昆蟲影響。這種遍布在非洲、中東和南亞的害蟲早在公元前 2400 年的古埃及石碑上便有記載,《圣經》中也有關于埃及蝗災的相關信息。
目前全世界擁有超過 1 萬種蝗蟲,真正對于大自然和人類生活造成嚴重危害的蝗蟲種類更是少之又少,其主要原因是由于大多數蝗蟲并無遠途遷徙能力。沙漠蝗蟲原本沒有這樣的能力,科學家甚至發現,它們在獨居時性情孤僻,但在外界環境變化下,身體才會發生一系列類似于“化學反應”的現象,轉而結伴而行,變得兇殘。
肯尼亞沙漠蝗蟲爆發
沙漠蝗蟲是蝗蟲科中一種棲息在沙漠中的短角蝗蟲,身長約為 7 到 8 厘米,體重約為 2g,因為性情孤僻,它們又被稱為沙漠中的“獨行俠”。為了在本就荒蕪的沙漠中生存,種群密度極低下的沙漠蝗蟲食量也不大,此時的它們看起來也很“懶”。
可以這樣說,假如生活的環境食物充足,沙漠蝗蟲一輩子的活動范圍也就是方圓十幾米的“舒適”生活圈。
沙漠蝗蟲喜溫暖干燥,干旱的環境十分有利其生長發育,而濕度為 10% 至 20% 的土壤最適合其產卵,一只雌蝗一生(沙漠蝗蟲最長壽命為 3 個月)可產卵 200 至 1000 粒。同時,由于蟲卵的滯育特性,蝗蟲蟲卵最長可以存活十年。
然而,當環境濕度為 25% 左右時,大量蟲卵變會孵出,使蝗蟲大量聚集成為可能,換句話說,環境濕度的變化是沙漠蝗災形成的一個先決條件。
而歷數數次沙漠蝗災的原因,都是干旱過后出現大量降雨所致。這是因為,沙漠等干旱地區植被較少、且相對集中,而蝗蟲也隨之集中。降雨會讓沙漠植被大量生長,為沙漠蝗蟲提供了大量的食物,從而令沙漠蝗蟲數量大幅增加。
沙漠蝗:群居型若蟲(A)、成蟲(B),散居型若蟲(C)和成蟲(D)
當沙漠蝗蟲結群聚集至一定數量,蝗蟲身體顏色便會從之前的綠色變為黃色,頭部變大、腿部變細,性格變得暴躁,富有攻擊型,同時食欲大增,這些生理特征都適合遠途遷徙。
同時,沙漠蝗蟲一旦發生結群現象,就很難散去,這是由于聚集的沙漠蝗蟲,大腦神經中會產生一種被稱為血清素(5-羥色胺)的物質,該物質是改變沙漠蝗蟲生活習性、從獨居變成群居的罪魁禍首。
“實驗室注射血清素以后,這些小家伙從害羞、避免與其他蝗蟲接觸,到積極尋求其他昆蟲并形成群聚”,英國劍橋大學生態學教授 Malcolm Burrows 表示。
《科學》雜志 2004 年發表的一篇論文顯示,蝗蟲從獨居到群居的轉變,始于它們相互吸引而聚集在一起,發現并嗅到對方發出的氣味,或者用后肢彼此觸碰。這種觸碰形成身體當中的生理刺激,并激發蝗蟲大腦神經產生血清素。當成群的蝗蟲在飛行過程中不斷觸碰其后肢時,蝗蟲群的整體形態便會變得十分有侵略性。
據悉,蝗蟲也可以從群聚模式中切換出來,但這需要花費數天時間,遠超從獨居進入群聚模式的數小時。在野生環境中,由于蝗蟲后代的不斷滋生,一旦發生群居,就很難逆轉。
糧農組織官網資料顯示,群居后的沙漠蝗蟲一天能夠吃掉與自身體重的相同的食物,也就是,一只 2g 體重的沙漠蝗蟲,能吃掉 2g 重量的食物,這個食量是同樣具有破壞力的澳洲疫蝗的 4 倍,而剛孵化的蝗蟲一天則可以吃下體重三倍的食物。一般情況下,一平方公里的蝗蟲群便可集結 4000 萬至 8000 萬只蝗蟲,其一天吃掉的農作物,相當于是 3.5 萬人的口糧。
聯合國糧農組織蝗蟲監測官員凱斯·克雷斯曼則表示,“一個大規模蝗群吃掉的農作物,相當于整個肯尼亞人口一天的口糧,或者賓州、紐約州和新澤西州人口一天所需的食物”。而如今的沙漠蝗蟲數量是以億為單位,這種破壞力可想而知。
沙漠蝗蟲主要以素食為主,主要食物包括小麥、玉米、高粱、水稻、粟、甘蔗等農作物。當食物缺乏時,蝗蟲也會吃受傷或者死亡的小動物,甚至同類,但蝗蟲并非不是捕食性昆蟲,不會去捉活物,因此無需擔心蝗蟲過境會攻擊人類。
此外,相比鳥類等天敵,蝗蟲更能適應極端天氣,美國亞利桑那州立大學全球蝗蟲行動實驗數據表明,在澳大利亞,蝗群能夠在斷水的情況下生存一個月之久。
沙漠蝗蟲在中國境內基本沒有,只是會偶爾出現在西南邊境,而我們小時候常常在草叢中徒手活捉的“螞蚱”一般是東亞飛蝗。從目前沙漠蝗蟲的遷移路線來看,蝗蟲群并無能力越過阿特拉斯山脈、興都庫什山脈、以及喜馬拉雅山脈等高山山脈,這也是目前蝗災不會嚴重影響中國的重要理論依據之一。
氣候因素成東非蝗災主要誘因
事實上,非洲沙漠蝗災的問題由來已久。
1985 年,遼闊的非洲大陸在經過 10 多年的特大干旱之后久逢甘露,好不容易盼來的糧食豐收卻被蝗蟲席卷一空。隨后的 1986 年,東非埃塞俄比亞和蘇丹境內的一場冬季暴雨為蝗蟲創造了理想的產卵環境,不久后這兩個國家便出現了大批的蝗蟲。
1987 年雨季過后,從大旱和饑餓中未曾緩過魂來的非洲大陸,數以億計的蝗蟲飛過蘇丹首都,遮天蔽日,生如夢雷,猶如世界末日。彼時的沙漠蝗蟲時速約為 17 公里,一天可飛 160 公里,沿途破壞農作物植物長度約為 1700 萬公里。1989 年,國際援助之下的非洲蝗災才有所收斂,然而,這場歷時數年之久的蝗災早已擴散至半個世界。
蝗災的形成是由量變引發質變的過程,然而這種過程卻需要“天時地利人和”,幾十年前如此,如今亦如是。
氣候因素是導致此次這次東非蝗災的主要誘因。科學家認為,世界性和區域性氣候異常旱澇頻繁給蝗災發生創造了機會,由于水災水旱災害的交替發生,沿海湖濱河道內澇地區出現許多大面積的荒灘和荒地,這就直接形成了適宜蝗蟲發生的自然地理條件。
據了解,此次蝗災最早的一批沙漠蝗蟲出現在阿拉伯半島上阿曼人跡罕至的沙漠中,“沒有人知道那里到底發生了什么,那幾乎是地球上最偏遠的角落”,克雷斯曼坦言。
兩次氣旋風暴
2018 年 5 月,氣旋風暴“梅庫納”襲擊了阿拉伯半島南部的魯卜哈利沙漠地帶,降雨促使沙漠中出現季節性湖泊。高溫濕熱的環境促進植物生長,為當地沙漠蝗蟲的第一波快速繁殖創造了條件。五個月后,另一場氣旋風暴“盧班”襲擊了附近的也門和阿曼交界處,再度為蝗蟲的繁殖推波助瀾。
在此期間,當地沙漠蝗蟲繁殖了三代,數量增加了 8000 倍。
爆炸性的繁殖導致了食物短缺,為了尋找更多的食物,沙漠蝗蟲開始了跨越大洲的“遷徙之旅”。2018 年末,當聯合國糧農組織研究人員第一次發現沙漠蝗蟲的動向時,它們已經遷移至了阿曼南部。2019 年 1 月,第一批蝗蟲群蔓延至也門、沙特阿拉伯的其他地區,以及伊朗的西南部。2019 年夏季,蝗蟲群跨越紅海和亞丁灣進入東非埃塞俄比亞和索馬里。2019 年 12 月底,蝗蟲群開始入境肯尼亞。此后,蝗蟲群繼續遷移,抵達烏干達和坦桑尼亞等地,肆虐東非。
“這次沙漠蝗災可能與全球變暖有關”,東非政府間發展組織氣候預測與應用中心的氣候科學家阿布巴卡爾·薩利赫·巴比克表示,“過去 100 年,由于人為原因造成的全球氣候變暖,西印度洋一直在快速升溫,成為升溫最快的熱帶海洋系統。”
“近年來,西印度洋氣溫上升在東非引發了多次熱帶氣旋,使得東非地區的 2019 年冬季成為近 30 年來最濕潤的季節之一。充沛的降雨讓東非植被大量生長,也為沙漠蝗的繁衍帶來了充足的食物。溫暖的氣候非常適合產卵孵化,而且適宜的旋風也有助于蝗蟲大范圍遷徙。這些因素共同促成了此次幾十年不遇的重大沙漠蝗災”,巴比克補充道。
數據統計,2019 年東非附近的北印度洋上形成了 8 個氣旋,創 1976 年以來最高紀錄。而在 2019 年 10 月至 12 月期間,非洲之角多地降雨量比正常值高出 400%。
而克雷斯曼在接受美國《新聞周刊》采訪時同樣表示,“從歷史上看,熱帶氣旋導致了蝗災的發生。受氣候變化的影響,我認為,未來這種級別的蝗災可能會變得更加普遍。”
蝗蟲產卵
與此同時,沙漠蝗災也早已從阿曼北上至伊朗,并于 2019 年 5 月穿越伊朗和巴基斯坦之間的山地進入巴基斯坦,因此巴基斯坦的蝗災比我們目前了解的要早上半年多。據了解,其 2019 年小麥產值便損失了 10 億美元,而 2020 年蝗災可能將造成巴基斯坦糧食減產 30%~50%。
除了氣候因素,東非和中東地區連年的戰亂引起的連鎖效應是導致此次沙漠蝗災的另一個重要原因。眾所周知,此次蝗災的核心國家索馬里自 1991 年開始便陷入內戰之中,直至今日仍然動蕩不堪,在這樣的環境下,這些國家根本無心治蝗災。
聯合國糧食及農業組織警告說,“在索馬里叛軍控制的偏遠地區,沙漠蝗蟲若蟲(幼蟲)正在成熟,那里的空中噴霧幾乎無法實現,它將在“接下來的三到四個星期”內形成翅膀,奪走數百萬人的口糧。”
而另一方面,貧窮也是這次蝗災爆發的重要原因,前期無防控后期無治理導致了目前蝗災的橫行。據了解,目前烏干達僅能出動兩架農用飛機噴灑化學藥品滅蝗,而肯尼亞也只有五架。
化學防治最為有效
2005 年 4 月,美國上映的一部電影《極度驚蝗》將電擊治蝗法搬上了銀幕,然而這種集美國全國電力形成兩張巨大電網的治蝗方法不過是災難片中不切實際的理想狀態。
事實上,目前蝗蟲防治方法主要包含三種,生物防治、化學防治、以及改造蝗區生態環境,然而一旦像此次沙漠蝗災這樣大面積形成時,化學防治便成為了唯一的途徑,而生物防治和改造蝗區生態環境均是在蝗災未成氣候之前。
改造蝗區生態環境非常容易理解,即通過改變蝗蟲棲息環境從而控制蝗蟲數量增長,包括保護利用天敵、墾荒種植等方法,更偏于“防”,無法“治”,這對于目前的沙漠蝗災顯然毫無幫助,而生物防治則是同樣的道理。
目前生物防治主要是利用蝗蟲天敵捕殺,無論是在新疆大熱的粉紅椋鳥,還是常見的雞鴨鵝,都只能在蝗災形成初期“防”。這些目前在中國常見的生物防治法主要是針對遷徙能力較弱的蝗蟲,比如意大利蝗、西伯利亞蝗、以及牧草蝗等等,這些蝗蟲基本不會像沙漠蝗和東亞飛蝗一樣遠距離遷飛。同時,雞鴨主要吃的是沒長翅的蝗蝻,對付早期的尚未聚集的蝗災還可以,但真要將他們放在東非重災區,完全是杯水車薪。
粉紅椋鳥生物防治
同時,生物防治需要很長時間,其滅蝗速度無法趕上蝗蟲繁殖速度,且有數量限制,無法快速消滅大面積蝗災。據媒體相關報道,鴨子將烏魯木齊附近 3 萬畝草場的蝗蟲控制住需要兩個月的時間,這個速度對于治理沙漠蝗災而言十分“蝸牛”了。
另一方面,中科院動物所康樂院士率領的飛蝗研究團隊研究顯示,散居型飛蝗幾乎不合成苯乙腈,而群居型飛蝗大量釋放揮發物化合物苯乙腈以防御天敵,苯乙腈又是苯丙氨酸代謝途徑的一個中間化合物,最終能合成劇毒化合物氫氰酸。
該團隊測定了群居和散居飛蝗揮發物中的氫氰酸的含量,發現健康的飛蝗并不釋放氫氰酸,但受到鳥攻擊后的群居型飛蝗釋放大量氫氰酸。當給散居飛蝗補充苯乙腈后,受擾動的散居型飛蝗也可以產生氫氰酸。
實驗表明,大山雀顯著攻擊和取食散居型飛蝗,而不喜歡群居個體。
這進一步證明了當蝗蟲成災之后,生物防治便毫無用處,原本捕食蝗蟲的天敵也會因為蝗蟲釋放的化學毒素而減少捕食。
作為解決東非蝗災問題的唯一辦法,化學防治已經在印度地區初見成效。據了解,從 2019 年 5 月起,印度當地的治蝗機構便開始對印度西部的十幾個可能發生蝗災的地區進行藥物噴殺作業,早晨蝗蟲趴在樹上不動,每天凌晨五點就開始噴藥,殺蟲效果非常理想。
“我們早晨用了馬拉硫磷以及其它不錯的殺蟲劑驅蝗,阻止蝗蟲遷移,農民們也敲擊發出聲響趕走地里的蝗蟲,從我們拍的視頻可以看到,這些蝗蟲很快就被殺死了”,印度拉賈斯坦邦焦特布爾地區滅蟲負責人帕里哈爾表示。
據不完全統計,蝗災嚴重的印度西部約有 35 萬公頃土地受到影響。印度農業部門的最新消息顯示,目前蝗災已經基本得到控制,蝗蟲啃食農作物的現象只是在拉賈斯坦邦的個別地區還有零星出現。據印度知情人士透露,除了確保供應大量殺蟲劑,印度還欲將購買無人機和噴霧機,以預防接下來可能發生的更大蝗災。
目前來看,利用化學藥物防治蝗災十分有效,但這對常年處在戰亂或是極度貧窮的東非國家而言,卻又無法實現。日前,聯合國糧食及農業組織發起了一項 7600 萬美元的籌款呼吁,以幫助控制蝗蟲的擴散。
當然,化學防治會造成污染環境,也會殺死其他昆蟲。因此,目前全球科學家正在嘗試尋找其他化學物質來替代目前所用農藥,比如生產能夠抑制血清素的化學物質以控制蝗蟲不進入群聚模式。同時,中科院動物所康樂院士率領的飛蝗研究團隊也正在從基因層面研究防治蝗蟲的辦法。
化學防治
但無論如何,蝗災問題目前仍然無法根治,最理想的治蝗方法還是要從蟲卵階段開始,畢竟至今仍然保持吉尼斯世界紀錄的落基山巖蝗便是因為其產卵地受到淘金熱、農田改造等影響完全滅絕。
不同于落基山巖蝗在固定地區產卵,目前的沙漠蝗蟲產卵地區不定,同時受到監測蝗災人員不足等問題,蟲卵基本上無法勘測。未來隨著科技的發展,如果我們能夠監測到沙漠蝗蟲和東亞飛蝗等蝗蟲的蟲卵分布,加以破壞,做到一勞永逸才是最理想的狀態。
至于沙漠蝗災是否會影響中國,答案是肯定的,即基本上不可能。一方面,蝗蟲的流動主要取決于印度洋季風,目前冬季東南亞盛行東北風,而現在是冬季洋流,風從印度東岸北上后又轉回,中國處于印度東北方位,印度地區的沙漠蝗蟲逆風飛向中國的難度較大。另一方面,巴基斯坦與中國中間隔著喜馬拉雅山脈,巴基斯坦的蝗蟲群由于怕冷特性無法逾越。
同時,專家分析認為,我國史料中尚未發生沙漠蝗危害記載,但其推測我國在云南、西藏自治區的聶拉木有沙漠蝗的分布。同時,40℃左右是沙漠蝗蟲蝗蝻和成蟲遷移活動的條件,相對濕度需要達到 60% 至 70%。沙漠蝗猖獗發生的最大擴散區為緬甸、尼泊爾和印度。
因此,我們完全無需擔心沙漠蝗蟲入境,令本就新冠疫情嚴重的中國雪上加霜。
參考文獻:
1、4000 億只蝗蟲究竟從何而來:https://mp.weixin.qq.com/s/mkPzu_i7PfctRyFZfeQNxw
2、席卷 20 多個國家,受災面積 1600 多萬平方公里!大規模蝗蟲群是如何形成的:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1658849667701281319&wfr=spider&for=pc
3:記者探訪印度蝗災地:https://tech.sina.com.cn/roll/2020-02-20/doc-iimxxstf3107355.shtml
(備注:圖片均來自互聯網)
總結
以上是生活随笔為你收集整理的科普 | 为什么对付沙漠蝗灾,化学防治最为有效?的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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