用魔法打败魔法,科学家以虫治虫

作者: 杨泉峰、欧阳芳、戈峰(中国科学院动物研究所)

来源: 中国科普博览

发布日期: 2021-06-08

文章讨论了全球粮食危机的现状,强调了农业害虫对粮食生产的威胁,并介绍了通过天敌昆虫控制害虫的生态农业方法。同时,提出了减少化学农药使用,保护天敌昆虫的策略,以及通过种植特定植物来吸引和喂养天敌昆虫的实践。

《2021年全球粮食危机报告》指出,在2020年,全球有1.55亿人面临重度粮食不安全的问题。目前,我国粮食尚能保证基本自给、口粮安全,但受极端天气、有害生物等不稳定因素的影响,作为人口大国仍要保持警惕,并且需探索出一条可持续发展的农业道路。其中,在人类历史上,农业害虫一直是造成粮食大量减产的重要因素之一。

害虫虽小,危害极大。按照昆虫的口器,即昆虫“嘴巴”的类型划分,农业害虫大多数为咀嚼式和刺吸式两类害虫。咀嚼式害虫有蝗虫、棉铃虫等,刺吸式害虫有蚜虫、飞虱等。尽管这些害虫的体型一般都不大,但它们以大量个体组成害虫种群,同时取食危害同一株作物或者同一区域的农作物,从而给粮食作物生产造成巨大的产量损失。

以虫治虫,大显身手。在农田生态系统中,害虫取食作物,同时害虫也有天敌。作物-害虫-天敌食物链构成了一个较为稳定的生态系统。害虫的天敌昆虫包括捕食性天敌和寄生性天敌两类。捕食性天敌昆虫包括瓢虫、蜘蛛、草蛉和食蚜蝇等,直接捕食害虫为食。寄生性天敌有寄生蜂等,寄生于害虫体内或体表,以摄取寄主的营养物来维持生存。

天敌昆虫,危机四伏。2010年,《科学》杂志上发表一篇文章指出:相较于1960年,2010年全球的主要粮食产量增长接近3倍。这些产量的大幅增长依靠的是使用大量化学农药、化学肥料,机械化播种、收获等集约化生产措施。然而,长期大量使用化学农药不仅带来了害虫抗药性(Resistance)、害虫发生再猖獗(Resurgence)、农产品农药残留(Residue)的3R问题。

种草养花,王者归来。农田中瓢虫等自然天敌昆虫处于很大的环境压力下,那么如何来保护这些有益昆虫呢?目前主要有两方面的办法:第一、研发对害虫高效控制但对天敌昆虫低毒或无毒的化学农药和生物农药,进而减少其对天敌种群的杀伤作用;第二、在农田田埂上种植可吸引和喂养天敌昆虫的植物。

2017年,联合国发表《世界人口展望》报道中预测,世界人口在2030年将上涨至86亿。因此,如何生产出足够多的粮食来养活如此庞大的人口,同时减少对地球生态环境的污染和破坏,进而实现可持续发展,成为了目前摆在人类面前的一大难题。人类在思考解决这些难题的时候,或许可以怀着敬畏和学习之心,从自然中寻找答案。

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