在2020年的“魔幻开年大戏”中,非洲也没能逃过一劫。多国遭遇沙漠蝗(Schistocerca gregaria)灾害,其影响还在不断扩大。根据联合国粮农组织(FAO)发布的报告,这次蝗灾席卷了从西非到东非、从西亚至南亚的20多个国家,其中非洲之角最为严重。以农作物为食的蝗虫可能会使数百万人失去食物。这场蝗灾最早可能要追溯到一年多前。
2018年5月和10月的飓风带来暴雨,导致阿拉伯半岛南部空旷地区至少9个月出现了有利于蝗虫繁殖的植被。蝗虫在那里数量激增,高密度的群体导致它们彼此之间身体的触碰,这触发了它们身体上一系列的变化,让它们从几乎无害的、分散的散居模式,发展出群体行为,并协调行动,切换成了一种毁灭性的群居模式。2019年,相关区域一系列的异常天气让蝗虫有机会继续不断生长,最终造成了此次严重蝗灾的发生。
自然界中,动物聚集的现象时常发生。对动物来说,聚集是把双刃剑,它能提高觅食效率、帮助交配,但同时也提高了被天敌发现的风险。因此,群体采取的防御策略至关重要。在群体防御中,警戒态是常用的手段之一。一些动物在聚群时会改变自己的形态和外表,散发出特殊的气味,它们都是最直观的警告信号。这些外貌的改变与它们释放出的毒素有关,而毒素会引起捕食者的不适。
于是捕食者就会从“教训”中学习到,这样的外貌约等于“不好吃,甚至不能吃”,进而不再把它们当成美餐。蝗虫就是这样一个典型的例子。一些人观察到,不少蝗虫的天敌并不喜欢捕食群居型蝗虫,而用这些群居型蝗虫喂食家禽也可能导致不良反应。为了生存,群居型蝗虫会让自己变得难闻,甚至有毒。
手段一:颜色警告。群居型蝗虫在外表上和散居型的有明显区别,散居型蝗虫在后来的龄期中颜色更靠近草的颜色,也就是绿色或棕色,这是一种天然的保护色,尽量帮助它们逃过天敌的眼睛。但群居型蝗虫的身体上则会发育出明显的黑色,在自然中反而更加显眼,这是在用颜色发出一种警告信号。
手段二:变难闻。外貌的改变仅仅是种警告,最关键的还有化学物质。
近日,中国科学院康乐院士团队就对群居型飞蝗(Locusta migratoria)的群体防御机制进行了深入的研究,揭开了它们身上最大的谜团之一。这项最新的研究发现,一种关键的挥发性化学物质——苯乙腈(PAN)是群居型飞蝗的一种嗅觉警告信号。在群居型飞蝗身体的组织和体液中,可以检测到大量PAN,而散居型飞蝗则几乎不会合成苯乙腈。
研究同时在飞蝗体内发现了PAN合成的关键酶,这种酶被命名为CYP305M2。散居型飞蝗无法产生PAN正是因为这个酶的失活。
终极武器:放毒。PAN仅仅是群居飞蝗“反天敌计划”里的一部分,这种物质让飞蝗变得十分难闻。但万一还是有“吃货”仍旧不放弃,即使异味也不能阻挡它们进食的脚步,飞蝗还有终极手段。研究发现,受到鸟类攻击的群居型飞蝗,在生存压力的驱使下,会将PAN进一步转化为有毒的氢氰酸(HCN)。
如果给散居型飞蝗人工补充PAN并扰动它们,它们同样会产生HCN。因此在天敌的眼中,这种色彩诡异的群居型飞蝗不仅散发着一股难闻的气味,吃起来还有毒,可能打从心底下不去口。而这也再次提示,聚集的蝗群一旦大规模爆发,控制的难度或许比我们想象的更高。
目前,FAO还没有对此次沙漠蝗灾造成的损失进行精确评估,但情况还在不断恶化,目前在非洲之角,已知的已有超过5000平方千米作物受到了影响。
法国国际农业研究中心的科学家Cyril Piou介绍,最理想的是永远在灾害发生之前采取预防性治理手段,比如找到散居型个体聚集成群的地方,使用化学手段或对环境影响更小的生物手段,在蝗虫开始群居化过程之前提早防治。国家也应当建立起一套适当的防治体系。Piou举了西非国家毛里塔尼亚为例,尽管这个国家经济并不发达,但他们仍然成立了一个“反蝗虫中心”,每年派出数十支实地工作队寻找蝗虫聚群的早期迹象。
我国的蝗灾治理防控体系也非常完善,我国的蝗灾以飞蝗为主,过去40多年来,虽然局部地区有蝗灾发生,但没有形成迁飞的危害和严重的经济损失。对于已经受到蝗灾影响的国家,由于蝗群十分庞大,可能需要依赖飞机大面积喷洒杀虫剂等应急手段,尽快控制它们。