【中國(guó)科學(xué)報(bào)】?jī)|萬(wàn)級(jí)“大遷徙”：東亞害蟲(chóng)遷飛的“奧秘”

■本報(bào)記者 李晨

亞洲東部獨(dú)特的大氣地理環(huán)境、東亞季風(fēng)氣候以及相對(duì)平坦的地形地貌，造就了世界上最為典型的昆蟲(chóng)遷飛場(chǎng)——東亞遷飛場(chǎng)。每年有數(shù)以億萬(wàn)計(jì)的昆蟲(chóng)在此進(jìn)行季節(jié)性的往返遷飛，其中不乏暴發(fā)性的重大農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)。

近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院教授胡高受邀在《昆蟲(chóng)學(xué)年評(píng)》發(fā)表論文，系統(tǒng)綜述了東亞遷飛場(chǎng)農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)大規(guī)模遠(yuǎn)距離遷飛及其地理氣候環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子。

中國(guó)工程院院士、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長(zhǎng)吳孔明指出，我國(guó)農(nóng)業(yè)遷飛性害蟲(chóng)多發(fā)、頻發(fā)，它們長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)移危害是導(dǎo)致區(qū)域性暴發(fā)并造成農(nóng)作物大面積減產(chǎn)的重要因素。該綜述論文回顧和總結(jié)了我國(guó)60多年昆蟲(chóng)遷飛研究工作，系統(tǒng)闡述了東亞遷飛場(chǎng)地理氣候特征驅(qū)動(dòng)昆蟲(chóng)遠(yuǎn)距離往返遷飛的生態(tài)機(jī)制。

遷飛蟲(chóng)害嚴(yán)重威脅我國(guó)糧食安全

“遷飛是指通過(guò)飛行方式進(jìn)行遷徙?！闭撐牡谝蛔髡呒嫱ㄓ嵶髡吆哒f(shuō)，昆蟲(chóng)遠(yuǎn)距離遷飛的目的主要是為了適應(yīng)資源和棲境的季節(jié)性變化。為應(yīng)對(duì)冬天的寒冷，昆蟲(chóng)選擇離開(kāi)寒冷的北方，去溫暖的南方過(guò)冬；而在炎熱的夏天，昆蟲(chóng)通過(guò)遷飛離開(kāi)當(dāng)前不斷惡化的棲境，前往適宜的棲境。

昆蟲(chóng)遷飛場(chǎng)可以簡(jiǎn)單理解為昆蟲(chóng)遷飛的場(chǎng)所，具有昆蟲(chóng)遷飛所需要的地理、氣候條件。胡高告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，世界上典型的昆蟲(chóng)遷飛場(chǎng)主要有北美遷飛場(chǎng)、非洲—?dú)W洲遷飛場(chǎng)、澳洲東部遷飛場(chǎng)以及東亞遷飛場(chǎng)等。

其中，東亞遷飛場(chǎng)最為典型，因?yàn)榈乩?、氣候條件有利于昆蟲(chóng)遷飛。首先，亞洲東部地區(qū)地勢(shì)平坦，從中南半島、我國(guó)東部到我國(guó)東北地區(qū)、日本群島、朝鮮半島，主要由平原和丘陵組成，基本上沒(méi)有難以逾越的自然障礙。其次，亞洲東部處于東亞季風(fēng)區(qū)，春夏季盛行西南氣流，秋季轉(zhuǎn)變?yōu)橛杀毕蚰系臍饬?，有利于昆蟲(chóng)年復(fù)一年的春夏北遷、秋季回遷。最后，亞洲東部也是重要的農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)，從南到北隨著緯度升高，不同生育期的作物和其他寄主植物遞次分布，為昆蟲(chóng)遷飛提供了“口糧”。

“害蟲(chóng)遠(yuǎn)距離遷飛主要借助高空氣流完成。”胡高說(shuō)，昆蟲(chóng)個(gè)體小，飛行能力非常弱。但借助高空氣流非常容易實(shí)現(xiàn)數(shù)百上千公里的遷飛。

例如，稻飛虱個(gè)體小，通常在日落后半小時(shí)以內(nèi)起飛，主動(dòng)向上爬升到幾百米到1000米的高度，然后隨風(fēng)飄移，空中水平遷飛可達(dá)幾個(gè)小時(shí)到十幾小時(shí)，以至20多個(gè)小時(shí)不等，最長(zhǎng)可以達(dá)到30多個(gè)小時(shí)。

而東方粘蟲(chóng)等鱗翅目害蟲(chóng)個(gè)體要大得多，它們通常日落后起飛，日出降落，可以連續(xù)飛3至5個(gè)晚上。這些蟲(chóng)子在天上不是完全隨風(fēng)飄移，而是有共同定向的能力，飛行方向通常與風(fēng)向存在一定的角度，從而能夠修正側(cè)風(fēng)偏移。

“我國(guó)的遷飛性害蟲(chóng)特別多，難以一 一列舉?！闭撐淖髡?、河南農(nóng)科院植保所研究員封洪強(qiáng)介紹，我國(guó)把常年發(fā)生面積特別大或者可能給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成特別重大損失的農(nóng)作物病蟲(chóng)害列為一類病蟲(chóng)害，其名錄由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部頒布。

一類害蟲(chóng)有11種，其中8種具有遠(yuǎn)距離遷飛習(xí)性，而且為害主要糧食作物。據(jù)全國(guó)農(nóng)技中心統(tǒng)計(jì)，這8種遷飛性一類害蟲(chóng)的蟲(chóng)害年均發(fā)生面積超過(guò)10億畝次，可造成產(chǎn)量損失2000多萬(wàn)噸，占所有病蟲(chóng)害的30%~60%。因此，遷飛蟲(chóng)害嚴(yán)重威脅著我國(guó)的糧食安全。

害蟲(chóng)不同代次能夠持續(xù)遷飛

該綜述論文以鱗翅目害蟲(chóng)（東方粘蟲(chóng)、草地貪夜蛾）和稻飛虱為例，概述了東亞昆蟲(chóng)遷飛的大氣地理環(huán)境，尤其是影響遠(yuǎn)距離風(fēng)載遷飛的季節(jié)性大氣環(huán)流。

胡高說(shuō)，害蟲(chóng)春夏季北遷主要依賴于北向的盛行氣流。隨著夏季風(fēng)漸次向北發(fā)展，昆蟲(chóng)也逐代依次遷入北方廣大地區(qū)定殖為害。其后代持續(xù)向北遷飛，推測(cè)可能緣于“當(dāng)代自然選擇”作用。當(dāng)代自然選擇是指自然選擇作用于單代或連續(xù)幾代，使得某一生物性狀快速形成。

遷飛昆蟲(chóng)的繁殖力非常高，每一代都能產(chǎn)生大量后代。草地貪夜蛾、稻飛虱等單頭雌蟲(chóng)產(chǎn)卵量都在1000~2000粒。而昆蟲(chóng)遷飛過(guò)程是通過(guò)幾個(gè)世代完成的。以稻飛虱為例，它們首先從中南半島遷入我國(guó)華南地區(qū)繁殖下一代，然后其子代或?qū)O代繼續(xù)向北遷飛。

胡高說(shuō)，在這個(gè)“遷飛—繁殖—遷飛”的過(guò)程中，自然選擇產(chǎn)生作用，遷飛個(gè)體的比例隨著不斷向北遷飛，所占比例越來(lái)越高，促使遷飛這一性狀不斷加強(qiáng)。

其中，稻飛虱等小型昆蟲(chóng)個(gè)體小，飛行能力弱，更加依賴高空氣流的攜帶，其遷飛表現(xiàn)為隨風(fēng)飄移，過(guò)于深入北方——比如我國(guó)東北以及日本、韓國(guó)等地，這些小型昆蟲(chóng)幾乎不可能成功回遷。

而蛾類害蟲(chóng)個(gè)體大一些，飛行能力更強(qiáng)，具有更強(qiáng)的自主飛行能力，比如通過(guò)定向行為，可在一定程度上減少隨風(fēng)飛行所產(chǎn)生的偏移。這種定向行為還進(jìn)化出季節(jié)適應(yīng)性，即春季向北定向而秋季向南定向，從而提升其北遷南回的成功率。

未來(lái)研究熱點(diǎn)

在總結(jié)我國(guó)害蟲(chóng)遷飛規(guī)律的基礎(chǔ)上，胡高等人提出了若干未來(lái)值得關(guān)注的研究方向。

大多數(shù)遷飛害蟲(chóng)的往返遷飛循環(huán)過(guò)程仍不清楚，突破遷飛循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)以及種群動(dòng)態(tài)的“瓶頸”對(duì)于遷飛害蟲(chóng)的精準(zhǔn)預(yù)報(bào)非常關(guān)鍵。而國(guó)際合作是開(kāi)展害蟲(chóng)跨境遷飛研究必不可少的。

秋季有利于昆蟲(chóng)回遷的風(fēng)場(chǎng)并不如想象那么頻繁，因此，需要借助昆蟲(chóng)雷達(dá)及其他工具系統(tǒng)深入研究“昆蟲(chóng)如何提升回遷成功率”的問(wèn)題。成功回遷的多，第二年可能就有更多害蟲(chóng)向北遷。反之，第二年蟲(chóng)害發(fā)生可能較輕。

昆蟲(chóng)不同世代持續(xù)遷飛的特性，可能歸因于當(dāng)代自然選擇作用，但需要從更深層次理解哪些分子機(jī)制驅(qū)動(dòng)昆蟲(chóng)遷飛，并基于此針對(duì)性開(kāi)發(fā)防控技術(shù)。

大量有益昆蟲(chóng)及中性昆蟲(chóng)也在同步進(jìn)行大規(guī)模遠(yuǎn)距離遷飛，但它們的生活史、遷飛路徑以及與其他生物的互作很少有人關(guān)注。鑒于它們具有非常重要的生態(tài)功能，因此有必要加強(qiáng)對(duì)它們的研究。

全球氣候變化正在改變昆蟲(chóng)的遷飛格局，急需闡明全球氣候變化所引起的大氣環(huán)流變化對(duì)重大害蟲(chóng)遷飛格局的影響及其作用機(jī)制。

亞洲大陸與周邊島嶼間的跨海遷飛是東亞遷飛通道中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，對(duì)昆蟲(chóng)如何完成跨海遷飛仍缺乏深入研究。

吳孔明說(shuō)，展望未來(lái)，希望當(dāng)代昆蟲(chóng)遷飛研究者繼承老一輩科學(xué)家的優(yōu)良傳統(tǒng)，不斷攻堅(jiān)克難，為昆蟲(chóng)遷飛科技創(chuàng)新和農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1146/annurev-ento-012524-124018

【中國(guó)科學(xué)報(bào)】?jī)|萬(wàn)級(jí)“大遷徙”：東亞害蟲(chóng)遷飛的“奧秘”

原文鏈接：

https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2024/12/382644.shtm