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昆虫:被低估的全球“移民”潮
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昆虫:被低估的全球“移民”潮
发布人:中国科学报  发布时间:2017-3-16

    该研究通过昆虫垂直监测雷达数据分析后发现,每年约3.5万亿昆虫“移民”飞过英国南部,其生物量约3200吨。而每年约3000万只燕雀从英国飞往非洲去过冬,其生物量也仅是这些昆虫的八分之一。3200吨昆虫,相当于22000头驯鹿在天上飞。

    ■本报记者 王方 通讯员 许天颖

    当我们仰望天空的时候,我们会发现鸟儿在飞、蝙蝠在飞,但我们看不见那数以万亿计的昆虫也在飞。它们乘风而来,乘风而去,在我们上空来去自由。

    近日,我国和英国科学家利用昆虫垂直雷达首次测算了英国南部上空的昆虫,发现每年约3.5万亿昆虫“移民者”飞过英国南部,且迁飞方向存在季节性变化。《中国科学报》记者采访了该项研究的主要完成者、南京农业大学副教授胡高,了解迁飞性昆虫的故事。

    被忽略的昆虫迁飞

    “秋天到了,树叶黄了,一群大雁往南飞,一会儿排成个‘一’字,一会儿排成个‘人’字。”这首人们耳熟能详的歌谣描述的是秋季候鸟南迁的场景。事实上,迁徙在动物中非常普遍,景象也颇为壮观,比如非洲角马大迁徙、大马哈鱼洄游等。

    动物迁徙,不仅让捕食者、猎物或者竞争者实现了跨区域流动,也带来了物质和能量的传送、病原体的传播,从而对整个生态系统产生深远影响。不过,人们对全球脊椎动物的迁徙了解较深,对无脊椎动物的此类运动却知之甚少。

    无数的昆虫也通过迁飞(迁徙)来适应资源和栖境的季节性变化,但大量昆虫的迁飞运动未被详细描述。南京农业大学昆虫生态课题组在近日发表于《科学》杂志上的论文《昆虫迁飞:大规模的季节性生物流》(Mass seasonal bioflows of high-flying insect migrants)》中实现了突破。

    该研究通过昆虫垂直监测雷达数据分析后发现,每年约3.5万亿昆虫“移民”飞过英国南部,其生物量约3200吨。而每年约3000万只燕雀从英国飞往非洲去过冬,其生物量也仅是这些昆虫的八分之一。3200吨昆虫,相当于22000头驯鹿在天上飞。

    研究的主要完成者、论文第一作者和第一通讯作者、南京农业大学副教授胡高告诉《中国科学报》记者,该研究关注150米以上高空的、10毫克以上的迁飞昆虫,对英国洛桑试验站两台特制的用于研究迁飞昆虫的垂直雷达提供的2000—2009年间所有监测数据进行了分析,并利用系留气球对高空小型昆虫(体重10毫克以下)进行了网捕采样和分析,得出了上述结论。

    研究还发现,除了小型昆虫外,这些昆虫“移民”能够通过主动寻找和利用有利的季节性气流来实现远距离迁飞,通常春季往北飞,秋季往南飞。昆虫数量的季节性变化每年都不一样,但大多数年份,春季北迁和秋季南迁的昆虫生物量基本持平。

    尽管北迁南回的数量差不多,但大规模的昆虫迁飞带来的物质和能量的传输,将影响全球生态系统的生态服务、生态过程以及生物地球化学过程。

    迁飞昆虫提供生态服务

    英国人民选择脱欧,希望能限制大批移民的涌入,但数以万亿计的昆虫“移民”仍然来去自由。这些几千吨的小生物可以日行几百公里。当春季北迁和秋季南迁时,风以每小时58公里的速度掠过,它们懂得“好风凭借力”。

    科学家们目前还不能跟踪每个昆虫,确定它们的出发地和目的地,但不少研究证据表明大多数昆虫从欧洲南部经过英吉利海峡进入英国,并经过北海到达挪威、瑞典、芬兰等北欧国家。

    论文的共同通讯作者、来自英国埃克塞特大学的副教授杰森·查普曼认为,我们远远低估了昆虫迁飞的重要性。

    “如果我们根据英国南部观测到的昆虫数量来推算所有大陆上空的迁飞昆虫数量,那么昆虫迁飞是整个陆地生态系统中规模最大,也是最重要的动物迁徙活动。昆虫身体富含营养物质,昆虫迁飞带来了能量和物质的跨区域移动,对全球生物圈的氮磷循环产生影响。”查普曼表示。

    上世纪70年代,英国昆虫学家开始使用移动雷达评估发展中国家的蝗虫和其他害虫的活动。“应用雷达研究昆虫迁飞已有近40多年的历史了,但以往研究仅关注了少数夜间飞行的农业害虫,没有研究关注过夜间和白天高空飞行的所有昆虫。”胡高告诉《中国科学报》记者。

    “事实上,大多数迁飞性昆虫都提供着非常重要的生态服务,维持着生态系统的稳定和健康。比如传播花粉,作为农业害虫的天敌,或者是鸟类和蝙蝠的食物。”胡高说。

    “迁飞性昆虫可以作为生态变化的指示生物。动物迁徙,尤其是昆虫迁飞,是经过上万年进化而形成的复杂行为,对气候变化非常敏感。气候变化导致许多物种数量下降甚至灭绝,然而那些适应性非常强的物种一定会快速增长,往往成为农业害虫。”论文的共同作者之一、英国洛桑试验站雷达工程师林贾燊表示。

    垂直雷达积累海量数据

    由于昆虫个体小,迁飞运动又发生在数百米、甚至二三千米的高空,远超出人类肉眼所及的范围。因此,人们对于昆虫迁飞行为以及它对生态系统的影响仍知之甚少。但特定设计的昆虫垂直雷达则为监测和研究迁飞性昆虫提供了一种无可替代的强有力的工具。

    该项研究所利用的雷达数据来自英国洛桑试验站昆虫迁飞和空间生态学课题组。该课题组所研制的两台昆虫垂直监测雷达于2000年开始运行,至今已在英国境内正常运行了16年,积累了海量的监测数据。

    这两台昆虫垂直雷达不仅可以获得空中的昆虫数量和密度,还可以测量空中飞行昆虫的个体大小、体形以及飞行速度、飞行方向、飞行时的头向。基于此,科学家们计算了2000—2009年十年间所有迁飞昆虫种群的数量和生物量。

    垂直雷达共记录了大中型(如丫形银纹夜蛾、小红蛱蝶)昆虫白天1320次、夜间898次的大规模迁飞运动。胡高告诉记者,这项研究结果不仅揭示了昆虫迁飞的宏伟场景,也展现了昆虫雷达的应用前景。

    目前,国内多家单位利用昆虫雷达开展昆虫迁飞学的研究,并期望昆虫雷达能够用于重大农业害虫种群动态的自动化监测。我国先后建立了多台昆虫垂直雷达,但一直存在数据分析的技术瓶颈。该论文的发表,将对我国昆虫雷达技术的发展具有显著推动作用。

    胡高说:“虽然目前我们的工作是基于英国雷达的数据,讲的是英伦故事。但我们一直在努力研制我们自己的昆虫雷达。”

    “我国几种重大的农业害虫都具有迁飞性,如水稻稻飞虱。2006年,南京、上海等城市虫雨纷飞,大家印象都很深刻。另外还有粘虫、草地螟、稻纵卷叶螟等。该论文的发表,也意味着我们在数据分析方面实现了重大突破。我相信我们的故事一定会更精彩。”胡高说道。

 
 
 
 
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