问题

蝗灾后大批的蝗虫是如何消散的?

回答
一场席卷而来的蝗灾,仿佛铺天盖地的黑色浪潮,吞噬着田野,搅动着人们的心。然而,如同夏日骤雨来得快去得也快,蝗灾过后,那数量惊人的蝗虫,究竟是如何悄无声息地“消失”的呢?这背后其实是一场复杂而精密的自然博弈,牵扯着无数因素。

首先,生命的周期和自然选择是蝗虫数量爆发后走向消散的根本原因。 蝗虫虽然繁殖力惊人,但它们的生命并非永恒。从卵到若虫再到成虫,每个阶段都充满了脆弱。

宿命的终结——死亡: 大多数蝗虫,无论是在爆发期还是在迁徙期,最终的归宿都是死亡。饥饿、衰老、疾病、环境胁迫,都是它们难以逾越的障碍。当蝗群达到最高密度时,食物资源会迅速枯竭。即使能找到勉强充饥的植物,但过度啃食导致植被破坏,反过来也加速了食物的匮乏,形成恶性循环。饥饿的蝗虫体质会迅速下降,更容易被病菌侵袭。同时,过高的种群密度也为疾病的传播提供了温床,一些特异性的蝗虫病毒、细菌或真菌病原体会在密集的蝗群中迅速蔓延,造成大量死亡。想想看,一片原本茂密的草地被蝗虫啃得精光,第二天你能指望它们还能找到多少食物?

迁徙的压力与损耗: 蝗灾的形成往往与适宜的繁殖环境有关,但环境并非总是能无限期地支持它们。一旦某个区域的食物被消耗殆尽,或者环境变得不再适宜,蝗群就会被迫进行大规模迁徙,寻找新的生存之地。这场迁徙本身就是一场巨大的消耗战。

风力的摆布: 蝗虫虽然能飞,但它们并非完全自主导航的飞行器。强大的风力是它们迁徙路上的主要“推手”,但也可能是送命符。顺风可以帮助它们移动更远的距离,但突如其来的逆风、狂风或者恶劣天气(如暴雨、冰雹)则会它们造成致命打击。无数蝗虫会在风暴中被吹散、摔落,甚至被淹死或冻死。尤其是它们在空中飞行时,一旦遭遇强烈的气流扰动,许多身体素质较差的个体就会被甩出队伍,在地面上挣扎,很快就会成为其他生物的食物。
体力透支: 长时间的飞行需要消耗大量的能量,即使是在迁徙的最佳时期,很多蝗虫也难以坚持到目的地。它们的脂肪储备耗尽,翅膀疲劳,最终在飞行途中跌落,成为地上掠食者的美餐,或者直接因体力不支而死亡。

其次,天敌的介入是蝗虫数量控制的关键力量。 大规模的蝗群爆发,自然也会吸引来一群“不速之客”——它们的捕食者和寄生者。

沉默的猎食者: 蝗虫成为了许多野生动物的盛宴。鸟类,尤其是食虫鸟类,会蜂拥而至,它们能够以惊人的速度吞食大量蝗虫。即使是那些平时不太吃蝗虫的鸟类,在蝗虫数量暴增的情况下,也会调整食谱。除此之外,蝙蝠在夜间会捕食成虫,各种爬行动物(如蜥蜴)、两栖动物(如青蛙),甚至一些哺乳动物(如野猪、狐狸)也会在地面上捕捉落单的蝗虫。蚂蚁、蜘蛛等小型捕食者也会在各自的领域内清理一部分蝗虫。

看不见的敌人——寄生虫和病原体: 除了直接的捕食,寄生性的昆虫和微生物对蝗群的消灭作用更为隐蔽却也更为致命。

蝗虫寄生蝇/蜂: 有些种类的飞蝇或寄生蜂会将卵产在蝗虫的卵块上,或者直接将卵产在蝗虫的身体里(如腹部或翅膀基部)。孵化出来的幼虫会在蝗虫体内吸食其组织和体液,直到蝗虫死亡,幼虫完成发育。这是一种“温水煮青蛙”式的消灭方式,数量巨大的蝗虫往往难以逃脱被寄生幼虫掏空的命运。
真菌和细菌: 在适宜的湿度和温度条件下,一些真菌和细菌会成为蝗虫的“杀手”。例如,一种叫做“蝗虫抑制瘤”(也称蝗虫败毒病)的真菌感染,可以在蝗虫体内大量繁殖,导致其身体肿胀、变色,最终死亡。这些病原体可以通过接触传播,一旦在密集的蝗群中爆发,其传播速度和致死率都非常惊人,能够迅速瓦解蝗群的战斗力,导致大规模死亡。想象一下,曾经铺天盖地的蝗虫,可能在几天内就被这种看不见的病菌“腐蚀”殆尽。

最后,人为的防治措施虽然不是蝗虫“自行”消散的原因,但对减轻灾害和加速蝗群的减少起到了至关重要的作用。

化学防治: 这是最直接有效的手段。使用飞机或地面设备喷洒高效的杀虫剂,可以直接杀死大量的蝗虫。虽然这种方法可能会对环境造成一定影响,但在大规模蝗灾面前,往往是控制局面的必要手段。
生物防治: 利用蝗虫的天敌,如寄生蜂、捕食性昆虫或某些微生物(如前面提到的蝗虫真菌),来控制蝗虫的数量。生物防治的优势在于其特异性强,对环境影响较小,但其作用速度通常较慢。
生态调控: 通过改善农业生态系统,如提倡轮作、间作,保护和恢复草原植被,营造不利于蝗虫繁殖的生态环境,从长远上减少蝗灾发生的几率。

总而言之,蝗灾过后,大批的蝗虫并非一夜之间“蒸发”了,而是经历了漫长而残酷的自然选择和消耗过程。生命周期的自然终结、恶劣天气下的损耗、庞大的天敌网络(包括捕食者和寄生者),以及在某些情况下人为的防治干预,共同作用,将那一度遮天蔽日的蝗虫大军,逐渐瓦解、吞噬,直至最终消散于无形之中,为下一轮的自然循环埋下伏笔。这是一个复杂而动人的生命与环境相互作用的篇章。

网友意见

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蝗灾,从未远离人类人类社会历史,无论古与今、中与外。蝗群一次次出现与退散背后,充满人类与其斗争的辛酸和血泪。多数时候,蝗灾过后蝗虫的消退,是在人类强势的干扰和斗争下,方才退却。

在分类学上,蝗虫属于动物界/ 节肢动物门/ 六足亚门/ 昆虫纲/有翅亚纲/直翅目/蝗亚目昆虫的总称。蝗虫属于渐变态昆虫,卵孵化而成的若虫破土而出后,外形与成虫几乎相同。若虫在经历数次蜕皮后长出翅膀,蜕变为拥有飞行能力与生殖能力的成体。有些蝗虫种类在特定的条件刺激下,会聚集在一起,形成迁飞型的大群,进行长距离旅行,形成蝗灾,包括沙漠蝗(Schistocerca gregaria)、东亚飞蝗(Locusta migratoria manilensis)和洛基山岩蝗(Melanoplus spretus)等。群居型的蝗虫,无论形态、生理还是行为上,都和独居的同类有很大区别,宛如两个物种。

一、公元前707 年以来,我国先民与蝗虫近3000年的斗争

中国自古就是一个蝗灾频发的国家,受灾范围、受灾程度从来都不轻。目前全世界已知蝗虫14000余种、成灾蝗虫300种,中国记录有1200余种,危害农牧业的有60余种。

(一)蝗灾记录之早

在古代农耕社会,虫灾一度是占据C位的存在。陈家祥《中国文献中关于蝗灾之记载》一文(写成于1928年,1938年以英文发表),曾系统梳理我国古代蝗灾。早在殷商时期就有蝗灾,在占卜、祭祀等活动中都曾有体现。《诗经·大田》中“去其螟螣,及其蟊贼,……田祖有神,秉畀炎火”也提到祈祷神灵以治蝗。最早明确有历史记载的蝗灾,则是《春秋·桓公五年》记录的:“秋,大雩,螽。”说的是鲁桓公五年(前707年)鲁国发生了严重的旱灾,并伴有蝗灾。

(二)蝗灾发生之频

陈家祥统计从公元前707 年到1935 年的2642年中, 我国发生蝗灾的年份共有796年。郭郛著《中国飞蝗生物学》,则认为近代以前中国的2000多年历史中“大规模的蝗灾达到804次,平均3年发生一次”。另根据《中国救荒史》(邓云特,商务印书馆,1937年)统计:秦汉蝗灾平均8.8年一次,两宋为3.5年,元代为1.6年,明、清两代均为2.8年。

(三)蝗灾危害之大

对蝗虫这一暴食性的害虫,欧阳修曾形容它“口含锋刃疾风雨,毒肠不满疑常饥”。民间亦有歌谣:蝗虫发生连四邻,飞在空中似黑云。落地吃光青稞物,啃平房檐咬活人。”毫不夸张地说,蝗灾给古代中国整个社会的发展都带来巨大影响。一是严重损害农作物。导致农粮减产甚至绝收,民无所食。据史书记载,公元1163 年,“飞蝗过都,蔽天日。徽、宣、湖三州及浙东郡县,害稼。京东大蝗,襄、随尤甚,民为乏食”。公元1436 年,“直隶河间府静海县四月蝗蝻遍野,田禾被伤, 民拾草子充食”。二是严重破坏生态环境。蝗灾危害农作物,导致树木枯死,土地荒芜,人口骤降。明代徐光启认为,水、旱还有幸免处,蝗灾则数千里间草木皆尽,其害更甚于水灾、旱灾。三是严重影响社会稳定。王莽主政期间,“枯旱霜蝗,饥馑荐臻,百姓困乏,流离道路”,饥荒蔓延,最后爆发的农民起义与此不无关系。宋朝张师正在《括异志》中也记载了蝗灾造成人吃人的悲惨场面。

(四)蝗灾形成之因

主要有三。一是气温。蝗虫卵孵化需要一定的温度和湿度。二是地理环境。从我国历史来看,蝗灾形成与黄河中下游松软的黄土有关。黄土的松软性、透气性、直立性,比较适合蝗虫产卵孵化和幼虫的出土。三是水旱灾害。水旱灾害致使沿河、滨海、内涝地区出现大面积荒地、荒滩,为蝗灾发生提供了适宜的天然温床和自然条件。尤其是旱灾,历史上,旱灾年份之后总是紧跟着蝗灾。

(五)蝗灾防治之难

新中国成立以来,我国对蝗灾高发区域进行了综合的改造和治理,所以在过去数十年里,虽然发生过局部蝗灾,但没有造成巨大影响。事实上,蝗灾仍然离我们并不遥远。根据农业农村部发布的《全国蝗虫灾害可持续治理规划(2014-2020 年)》,中国蝗害常年发生面积 2.8 亿亩次左右。

如今提起蝗灾,许多人都只当是“舌尖上的玩笑”。历史上当然也有吃蝗虫的记载,最有名的就是《贞观纪要》记录的贞观二年(628年)李世民视察蝗灾时在臣民前生吞蝗虫,但这是“天子”为了将蝗灾转为己疾、希冀挽救苍生百姓之举。宋也有人们分食蝗虫的诗流传(宋,章甫,《分蝗食》)。但人们也知道吃蝗虫并不能解决蝗灾问题,毕竟蝗虫并不适合人类大量食用,处理不好还容易引起消化道疾病。在历史长河中,历朝历代的统治者与劳动人民,更多时候是尝试多种方法、采取多种手段、实行多种政策来防治蝗灾,投入了巨大的人力、物力和财力。列举如下:

  1. 挖掘虫卵法。旨在将蝗灾消灭于萌芽。公元1443 年4月,“巡按山东监察御史郑观奏: 山东济南等府,长清、历城等县蝗蝻生发,已委官督捕,所掘虫子少有一二百石,多至一二千石”。
  2. 开沟陷杀法。据徐光启《农政全书》记载:“已成蝻子(指蝗虫)跳跃行动,便须开沟捕打,其法视蝻将到处,预掘长沟,深广各二尺,沟中相去丈许即作一坑,以便掩埋。多集人众,不论老弱,悉要趋赴沿沟排列,或持帚,或持扑打器具,或持锹鍤。每五十人用一人鸣锣其后,蝻闻金声,努力跳跃,或作或立,渐令进沟,即大击不止。蝻虫惊入沟中,势如注水,众各致力,扫者自扫,扑者自扑,埋者自埋,至沟坑俱满而止。前村如此,后村复然,一邑如此,他邑复然,当净尽矣。”清人张集馨在《道咸宦海见闻录》也有类似记录。
  3. 声光捕杀法。即利用声音和蝗虫的趋光性来捕蝗灭蝗。五代时期,“值天下飞蝗为害,在礼使比户张幡帜,鸣颦鼓,蝗皆越境而去,人亦服其智焉”。当然这个方法仅是赶走。《旧唐书》记载唐代名臣姚崇运用蝗虫趋光这一特性有效捕打飞蝗:“蝗既解飞,夜必赴火,夜中设火,火边掘坑,且焚且瘗,除之可尽。”公元1763 年,德州、济南一带发生蝗灾。时任山东巡抚阿尔泰组织民众“一面扑打,一面张网兜捕,俾无漏逸。又于隙地刨沟,夜间燃火,蚂蚱见火奔趋群集沟内,加草焚烧,用土埋压。并于黎明露重之时,上紧扑捕”。但火烧法,仅对幼虫更为有效。
  4. 物种相克法。唐代, 出现了飞鸟食蝗的记载:“开元二十五年贝州蝗,有白鸟数千万,群飞食之,一夕而尽,禾稼不伤。”在宋代,公元982 年3 月,“北阳县蝗,飞鸟数万食之尽”; 公元1076 年5 月,“金州生黑虫食苗,黄雀来,食之皆尽”。这些都是野生鸟类灭蝗部队建功的记载。明代的陈世元撰写《治蝗传习录》,则专门有介绍养鸭、放鸭治蝗的成功经验。所以鸡鸭灭蝗大军的传说其实由来已久。另外古人也注意保护蝗虫的其他天敌,比如蛙类。宋朝车若水在《脚气集》中写到:“朝廷禁捕蛙,以其能食蝗也。”历代以来,颁布过许多类似这种“禁捕蛙”的诏令。此外还会采取多种植豆类等蝗虫不喜食的作物、在蝗灾发生前提前收割庄稼等做法。
  5. 以官促民法。通俗讲,就是政府发动官员、官员发动群众捕蝗灭蝗。汉平帝元始二年,青州等地发生旱灾和蝗灾,朝廷派人捕蝗,并按石、斗计数奖钱。也有些朝代如宋朝仁宗和神宗都曾推行捕蝗虫换粮食。宋孝宗曾规定官、民隐匿灾情会受惩罚。元代也明确官员通报蝗灾不及时、治蝗不力都会受到惩治,《宪台通纪》、张养浩《为政忠告》和《紫山大全·捕蝗行》等文献均有相关记载。到清朝,康熙帝更是成为亲自抓治蝗灭蝗工作的典范:他不仅多次下诏灭蝗,还亲赴蝗区考察调研,总结前人灭蝗经验,主持编撰《捕蝗说》一书。还建立起皇帝—总督巡抚负责制,即地方一旦发生蝗灾,总督、巡抚第一时间要向皇帝奏报,康熙帝根据奏报,及时发出“上谕”,指导捕蝗工作。《大清会典事例》记载,康熙帝在1709年对预防蝗灾不力和发现蝗灾后隐匿不报、申报不详、禀报不实、捕打不及时等酿成严重后果的官员的惩治办法作出了更详细的规定。

二、人类对蝗灾的“全胜”:19世纪,创纪录的3.5万亿只洛基山岩蝗灭绝之谜

(一)2020年非洲蝗灾 VS 19世纪后期北美大蝗灾

许多人对蝗灾的认识,可能都源自新闻媒体对2020年非洲蝗灾的报道,此次爆发的蝗虫种类即为本文开头图片中的沙漠蝗。

从古至今,全世界除南极大陆及北纬55°以北区域,均出现过蝗虫暴发。仅20 世纪,南美洲平均3.6 年爆发1 次蝗灾;20 世纪后半叶,蝗灾每2.9 年侵袭1 次非洲大陆。20 世纪90 年代,澳大利亚蝗暴发造成澳大利亚的农作物损失达2 亿美元。

即便在进入21世纪以来,国外已爆发过几次较大规模的蝗灾。包括2001年俄罗斯的斯塔罗波尔地区蝗灾、2003美国西部蝗灾(其中爱达荷州的灾情是第二次世界大战以来最惨重的一次)、2004年以色列蝗灾(以色列45年来最严重一次)、2010年澳大利亚蝗灾(该国史上最重一次,蝗虫吃掉维多利亚州高达1/4的农作物,造成的农业经济损失可达20亿澳元)。

2020年非洲蝗灾之所以被我国大众熟知,是因为这次发源于2018年西亚的蝗灾,在东非爆发后又扩散到了中东和南亚地区,一度威胁到我国边境省份,从而受到广泛关注。

根据世界粮农组织的定义,蝗虫灾害一共分为三级。沙漠蝗繁殖速度很快,如果不加以控制,在一两个月内会出现聚集成群的若虫或成虫。这被称为爆发(outbreak)。如果爆发没有得到控制,加上邻近地区大雨,就可能出现连续几个繁殖季节,导致更多蝗群形成,这被称为暴涨(upsurge),通常影响整个区域。如果不控制暴涨,同时生态条件仍然有利于蝗虫的繁殖,出现更多蝗群,那么就可能发生疫情(plague)。当两个或多个地区同时受到影响时,就会发生重大疫情。上一次沙漠蝗重大疫情是在1987-1989年,最近一次暴涨发生在2003-2005年。2020年非洲蝗灾,被粮农组织定性为暴涨。2020 年2 月11 日,联合国粮农组织向全球发布蝗灾预警。

据估计,非洲蝗灾中的蝗虫数量约为4000亿只。但少有人知道,即便这样规模的蝗灾在另一次蝗灾面前,也会被瞬间被秒成“弟弟”,那就是19世纪后期的北美大蝗灾。其主角,或者叫元凶,便是落基山岩蝗(Melanoplus spretus)。曾经,地球上除了南极洲之外,每一块大陆都演化出了至少一两种会大规模迁飞的蝗虫。但在洛基山岩蝗消失后,北美大陆没有了。甚至有观点认为,洛基山岩蝗的消失是人类历史上对蝗灾的仅有的一次“全胜”——20 世纪初,这一物种从“巅峰时期”的3.5万亿只,突然彻底销声匿迹,成为生态史上一个难以解释的谜团。

(二)北美大蝗灾形成时间线+动物集群世界纪录

落基山岩蝗是北美大陆唯一一种拥有迁徙习性的大型蝗,其爆发必然有诱因,也必然会经历一个由少到多、由弱到强、由点到面的过程。根据文献资料,自行整理了北美大蝗灾形成的时间线如下。

1874-1875 年的蝗灾,至今仍保持着最大规模动物集群的吉尼斯世界纪录。1875 年6 月15 日至25 日之间,一位训练有素的专业气象学者阿尔伯特·柴尔德(Albert Lyman Child)恰巧在内布拉斯加州蝗群肆虐的中心地区。他据气象学知识,大致测量了天空中蝗群覆盖区域的长、宽、高,进而估算出了此次蝗灾的规模。据柴尔德测算,蝗群长约1 800 英里,宽约110 英里,体积约198 000 立方英里,其覆盖面积已大于加利福尼亚州总面积(注:有人换算约3个河南省或者31个北京或者80个上海的面积),共计约3.5 万亿只(注:也有5万亿和12.5万亿的提法,此处采用Jeffrey A.Lockwood估算的数据),总重量约2750 万吨。至今没有任何一种动物能够打破此次最强蝗灾的集群纪录,这一事件也以统计者的名字被命名为“阿尔伯特蝗群”(Albert's swarm)。

1877 年是北美大蝗灾的最后一个大高峰。此后蝗灾规模逐渐减小。到20 世纪初,落基山岩蝗突然灭绝,此后再未现世,仿佛从未出现一般。这个给北美大陆居民带来巨大灾难的物种,就这样退出了自然界。1902年,人们在加拿大最后一次见到活体落基山岩蝗。此后有不少学者质疑落基山岩蝗是否真的灭绝了,认为蝗虫仍然存在于北美大陆的某个地方。

直到近百年后的1995年,怀俄明大学教授、昆虫学家杰弗里·洛克武德(Jeffrey A.Lockwood)与其研究生在怀俄明州西北部熊牙山脉的冰川中发现了大量冰冻的落基山岩蝗遗体,并将其DNA样本与北美现存其他种类蝗虫进行了对比,这才驳倒了质疑的声音,为落基山岩蝗的灭绝提供了分子生物学的证据

2014年,世界自然保护联盟(IUCN)将落基山岩蝗的状态更新为“灭绝”,此时距人类见到最后一只活着的岩蝗已经过去112年。此后它只能躺在科学家的标本盒里。

(三)北美大蝗灾的巨大影响与应对措施

1. 小蝗虫,大灾难:大蝗灾影响美国32个州,造成的农业损失达上亿美元。

  • 美国西部拓荒者首当其冲:这场世纪大蝗灾留下了许多目击资料,才使我们得以一窥这场灾难的巨大影响。蝗群如同黑云遮天蔽日,同时噪音巨大。随着蝗群降落地面,农田、道路、房子甚至人畜身上,一时之间都爬满了蝗虫。虽然蝗虫不会直接攻击活着的人类与牲畜,但蝗群食量极大,其降落之处从农作物到花草树木都被啃食一空,还会啃食木头、皮革、衣物、活羊身上的羊毛,甚至死去的人畜尸体。简而言之,蝗虫在所到之处贪婪搜刮营养,不放过任何可以消化的糖类、纤维素、蛋白质及脂肪。一只蝗虫每天能啃食与自身体重相当的食物,数以千万计的虫群一天之内就能蚕食鲸吞千万吨。蝗群一般停留一整夜,第二天清晨起飞撤走继续觅食。在相当短的时间内,拓荒者的农场就被洗劫一空,面临饥荒的危险。蝗群破坏大量食物与资源,人类基本生活受到严重威胁,许多人因饥饿而死亡。在饥荒的打击下,拓荒者无法长远维持,难以支撑到来年播种下轮作物的时节。一些拓荒者不得不再次背井离乡,逃离辛勤开垦不久的农场,到别处求生。这些曾经离开故土寻找应许之地的人,要么离开定居不久的新家园,要么忍饥挨饿。《出埃及记》的故事重演。
  • 蝗群劫掠间接造成畜牧业巨大损失。牛羊等牲畜的牧草与饲料被啃食一空后,大量牲畜也面临饿死,其主人则血本无归。最具戏剧性的一幕是,鸡与火鸡等家禽因不知节制地过度捕食而撑死,因此农民不得不限制家禽取食。蝗虫体内毒素还会沉积在家禽体内,使禽肉和蛋不宜食用。畜牧业的巨大损失使当地居民难以获得肉类资源,饥荒雪上加霜。
  • 除与人类抢夺食物之外,蝗群对定居者的危害还出现在水源方面。在暴饮暴食,积累足够营养完成产卵后,蝗虫大面积死亡,腐烂的尸体成吨堆积,发出冲天恶臭。大量虫尸落入水源,污染了几乎全部的水池、小溪甚至河流,使人畜无法饮用。当时的人们习惯将弥漫的腐尸气味与瘟疫相联系,如此恐怖情景不禁令人想起圣经《新约·启示录》中记载的天启四骑士的故事,间接导致许多人心理崩溃。

2. 多方法,齐推进

19 世纪后期,当今时代能够发挥有效作用的各类杀虫剂还未发展成熟,也不存在飞机这一能够高效率播撒药物的工具,当时难以通过药物方式灭虫。面对蝗灾的巨大威胁,人们采取的多还是历史上沿袭下来的方法,并且与前面提到的我国古代采取的种种方法异曲同工,并在一定程度上降低了损失。

  • 物理消灭法。当地农民曾采用鞭子驱赶法、烟雾熏烤法、甚至炸药灭蝗法,但都收效甚微,几乎无济于事。新的灭蝗发明层出不穷,其中最著名的是采用虹吸原理把蝗虫吸入机器中,再将其绞碎。1877 年,内布拉斯加州立法规定:年龄在16 至60 岁之间的所有居民,每周都要参加两天的义务灭蝗劳动,否则会面临罚款。同年,密苏里州出台政策,政府以每蒲耳式1 美元的价格收购蝗虫,用金钱刺激灭蝗热情。同一时期,其他州也出台了类似的奖励政策。但总体上,以物理手段灭蝗仍属杯水车薪。
  • 杀卵灭幼法。在发现物理灭蝗收效甚微后,拓荒者把目光锁定在蝗虫卵上。落基山岩蝗习惯将卵产在松软透气、排水良好的沙质土壤中,埋在地下。农民采用火烧、水淹、农具翻耕等方法杀灭虫卵;使用“壕沟法”,使新孵化的若虫因无法飞行,被困于沟内,在灌水溺毙幼蝗。这些防治方法成效卓著,但因虫卵数量巨大,仍难以全面覆盖,来年春夏之交仍会有大量的“漏网之鱼”成功孵化,并迁徙他处。
  • 天敌防治法。引进大量家禽和鸟类以捕食蝗虫,以及使用牲畜踩实土壤,使虫卵无法透气的方法,这在一定程度上取得效果。
  • 错峰种植法。防治蝗虫改变了当地的农业结构,重塑了耕作方式。例如采取错峰种植的方式,将主要作物改为冬小麦,在秋季播种,春夏之交收获。这在很大程度上避开了蝗虫长出翅膀获得机动飞行能力的季节,挽回了许多损失,也起到了阻隔蝗群大面积迁徙的作用。

(四)洛基山岩蝗灭绝三大猜想

虽然人们采取了许多措施,但学界对洛基山岩蝗的灭绝原因众说纷纭,流行的观点主要有三个。

1. 特殊气候假说

  • 正方代表:1950 年代,阿什利·格尔尼(Ashley Gurney)提出假设,认为小冰期结束导致的气候变暖是落基山岩蝗灭绝的原因。从15 世纪中期开始的小冰期导致世界范围内的降温,而这一过程在19 世纪末戛然而止,全球气温回升,落基山岩蝗因无法适应气候急剧变化走向灭亡。
  • 反方代表:这一观点的反对者认为,19 世纪末气温回升的幅度并不大,并不足以导致这一强大物种的灭绝。

2. 美洲野牛假说

  • 正方代表:1954 年,欧文·坎特罗尔(Irving Cantrall)和弗兰克·扬(Frank Young)提出了美洲野牛假说,认为美洲野牛数量的变化是蝗灾爆发的原因。美洲野牛是美洲大陆上的标志性哺乳动物,曾拥有规模庞大的种群。随着人类的捕杀,仅仅一个世纪时间,美洲野牛的数量就从18 世纪中期的数千万头,锐减至19 世纪中期的几千头。美洲野牛的大量消失改变了大平原的生态,草原缺少了大型动物的粪便和踩踏,食物链也出现断裂,这使得生态系统失去平衡,蝗虫种群数量的急剧增加,正是野牛种群消亡的连锁反应。直到19 世纪末,生态系统完成了自身调整,形成了新的稳态,此时种群规模巨大的落基山岩蝗也就无法适应环境,因而遭到淘汰。正因野牛数量的锐减和蝗虫的肆虐存在时间上的连续性,该假说得到了许多人的认同。
  • 反方代表:而它的质疑者却认为,这一逻辑链的细节并不完善,无法自圆其说;且该理论无法解释在野牛数量仍然庞大的18 世纪早期,印第安人的记载中也存在蝗灾这一情况。

3. 人类活动假说

该假说是目前相对最合理的解释。该观点是人类的垦殖活动改变了生态,破坏了落基山岩蝗的栖息环境,因此导致其灭绝。在该假说内部也存在着各种不同声音,有学者认为,是19 世纪后期的防治措施起到了决定性作用;也有人认为,是美国西部的淘金热干扰了落基山岩蝗的繁衍进程,导致其灭绝。在这一假说框架下,20 世纪初,杰弗里·洛克武德教授提出了最为可信的一套理论。他认为,落基山岩蝗的灭绝由各种原因共同促成,是人类多方面的活动不经意间破坏了这一物种的繁殖场,最终导致这一物种的灭绝。他发现,落基山岩蝗对产卵环境的要求颇高,对产卵地点的土壤紧实度、含盐量和含水量都有要求。每当一个蝗灾周期结束,蝗群会倾向于返回原本的栖息地——落基山脉中的河谷地带,以完成下一轮的繁殖。 正是洛基山岩蝗这种“叶落归根、热恋故土”的行为,最终给它们带来了灭顶之灾。在西进运动的浪潮和淘金热的驱使下,人类进入了落基山河谷,永久改变了河谷地带的环境。垦殖者在河谷地带不断发展农业、畜业,尤其是对土地的灌溉,比较彻底地破坏了蝗虫的繁殖、栖息环境,这使得大量虫卵不能孵化;为了获得毛皮,垦殖者还大肆捕猎上游河道中修筑水坝的河狸,河狸数量的减少改变了河谷的水文环境,使下游河道被拓宽,春潮淹没了许多藏有虫卵的土地。河谷地带的定居、垦殖与淘金持续了30 余年,久而久之,落基山岩蝗的种群再也无法达到集群所需的数量和种群密度,直到栖息地完全消失,这一物种迎来了最终的末日。有足够的理由做出推论:人类对自然的开发,在无意中阴差阳错地消灭了一个庞大的物种,促成了农业史上唯一一次彻底战胜蝗灾的事例。

仍然存在的疑点:洛克武德的假说具有很强的说服力,基本可以解释落基山岩蝗消失的原因。但该假设也存在以下的漏洞:在落基山河谷之外产卵繁衍的蝗虫是如何走向灭亡的?北美至今仍有广阔的区域未经垦殖开发,足以为落基山岩蝗提供繁衍环境,为何这一物种扩展至广大区域之后,在落基山之外没有留下稳定繁衍的落基山岩蝗种群呢?

三、现代科学技术为防治蝗灾提供了更多可能

随着现代科学技术的发展,蝗虫防治的新技术和新策略也在不断发展,并逐步形成了以监测预警为基础,以生物防治为主、化学农药应急防控和生态调控为辅的蝗虫绿色可持续综合防控技术体系,为蝗灾的科学防治提供了大量理论实践支持和更多的可能性。

(一)蝗虫监测技术

  1. 国内蝗虫监测技术历史

我国蝗虫监测工作始于20世纪初。中国蝗虫监测工作最早始于20 世纪初。1930s开始通过蝗虫鉴定、发育监测以及野外调查,结合气候因子蝗分析虫的发生规律以监测蝗虫;1950s开始在蝗虫重灾区建立了野外观测站。1990s以前,通过收集并分析蝗虫发生规律和生境数据,建立生物学模型,以预测预报蝗虫的发生期和发生量。到1990s,开始利用遥感技术监测蝗虫生境数据,通过GIS 的空间分析和数据综合能力,实现遥感数据和地面数据的融合,为蝗虫的发生期、发生地预测预报提供支持。进入21 世纪,开始将野外调查与“3S”技术相结合,分别建立蝗虫实时监测技术体系和中长期预警模型,实现蝗虫可持续治理。

2. 昆虫雷达的发展应用

1940s,昆虫雷达开始被应用于全天候监测蝗虫的长距离迁飞。昆虫雷达对单个中型昆虫(100mg)的最大监测范围为1.5~2.5 km,群集昆虫的最大监测范围为几十公里。美、英和澳大利亚等国的昆虫学家先后采用地面昆虫专用雷达和航空遥感,监测沙漠蝗和澳大利亚蝗的迁飞路线、暴发地区和生境数据等;1990s,粮农组织(FAO)在非洲建立了沙漠蝗遥感监测系统,以监测沙漠蝗种群发生动态。2017-2018 年,我国科学家利用昆虫雷达,结合高空灯、地面诱虫灯诱捕数据及地面气象数据,监测哈萨克斯坦境内蝗虫及新疆边境区域塔城和阿勒泰等地的蝗虫分布区域和迁飞轨迹。

3. “3S”技术的发展

昆虫学中使用的遥感技术包括飞机和地面的摄影和摄像、卫星摄影多光谱扫描和热成像、地基和机载雷达、声探测和微光光学方法等。1970s开始,国外学者发现蝗虫的栖息、生长繁殖与其生境的植被和气候等因素密切相关,开始利用遥感技术对蝗虫生境数据采集,实现对蝗虫发生期、发生地预测,将遥感技术应用到蝗虫监测中。到了1980s,美国、澳大利亚等国开始将“3S”技术应用于蝗虫监测和治理。1990s,GIS 与遥感技术相结合并逐渐应用于蝗虫防治上。千禧年,国际雷达组织基于遥感卫星,建立基于多角度SAR 数据的自动化无地面测量系统,预测哈萨克斯坦境内的蝗灾暴发期。我国直到1989 年才开始利用遥感技术监测蝗虫,并开展了大量实践工作。

(二)蝗虫综合防治技术

  1. 化学防治

化学防治往往是蝗灾突发、暴发首选的技术手段,也是蝗虫防治中应用最广泛的方法,具有见效快、防效高和价格低廉等特点。蝗虫化学防治经历了狄氏剂和六氯环己烷(俗称六六六)、有机氯类农药、有机磷农药、拟除虫菊酯类杀虫剂及苯基吡唑类杀虫剂等阶段,也见证了化学农药使用的发展过程。但大量化学药剂的不合理施用,容易引发严重的环境问题。根据施药方式的不同,施药技术可分为人工地面小型机械防治、大型施药机械防治和飞机防治。因地制宜,根据施药地区的面积、地形、成本等方面选择适宜的施药技术。一般劳动力成本低、虫害面积小、地形复杂、难以实施大、中型机械防治和飞机防治时,应选择小型喷雾机械;在灌丛草原地带、地势平坦的草原地带,应当选择大型施药机械防治;在虫害发生面积很大、灾情较重、地势相对平坦适合飞机作业、植被较高、 围栏较密的地区,应当选择飞机防治。

2. 生物防治

由于生物防治对生态环境友好、对靶标不易产生抗性、经济成本低和防效长等特点而越来越被重视。同时,生物制剂品种和剂型单一、见效慢等缺点也在一定程度上制约了蝗虫生物防治的发展和应用。1980s前,蝗虫生物防治以寄生性天敌和植物源农药为主,到了90 年代以后,杀蝗真菌、蝗虫微孢子虫(原生动物)、杀蝗金线虫、蝗虫痘病毒、杀蝗细菌、植物次生代谢物等在蝗虫防治中发挥了重要作用。生物防治虽不会污染环境,对人畜无害,但防治周期较长,见效慢,而且易受环境条件影响。

3. 生态调控

目前,关于生态调控方面的实践内容不断丰富,包括蝗虫孳生地或栖息地的改造、退化及沙化草场的补播补种、适时适地进行围栏封育和禁牧休牧、生物多样性的利用以及招引或释放捕食性天敌等,同时通过人类干预对蝗虫种群数量起到控制作用,调节并减少蝗灾的发生。

  • 生态治理

陈永林(1991)最早提出了蝗虫灾害可持续控制的生态学治理对策,即运用系统生态学观点,因地制宜的采取植物保护、生物保护、资源保护、环境保护相结合的生态学治理对策。我国蝗虫发生区包括农区、牧区及农牧交错区3 种类型,不同类型的生境特点不同,优势种蝗虫发生期、发生量以及种群的扩散迁移与繁殖不同。因此,蝗虫防治对策应以生态学基本理论为原则,以生态系统的结构与功能的协调及维护其动态平衡为指导思想,进行控制和根除蝗害。

蝗虫与植物在漫长协同进化进程中物种上相互适应(选择)、在时间上相互配合、在数量上相互调节,在生境和物候上也呈现出高度的一致性。植物一方面为蝗虫提供食物资源,另一方面也为其产卵、栖息和躲避天敌提供场所。食物中所含可消化碳水化合物、次生代谢产物、蛋白质和氨基酸等均对蝗虫的生长发育和繁殖能产生重要影响。

另外,草地植被结构和营养价值的改变对蝗虫种群数量的影响最直接和持久。如蝗虫偏好取食含氮量相对较高的植物,必须通过增加取食量来弥补食物中氮含量过低而对生长发育的影响。因此,可以通过改变环境中植被种类组成,种植部分蝗虫不喜食或营养价值相对较低的植物作物等,以降低环境中蝗虫种群数量。这在河北、新疆、河南等地均有不同形式的应用。

  • 蝗虫天敌

蝗虫天敌并不少。根据全国畜牧总站2014年的数据,仅草原蝗虫的主要天敌就涉及4 界7 门12 纲38 目106 科299 属796 种。国外的研究认为鞘翅目是蝗虫的主要捕食性天敌昆虫,主要包括皮金龟科、步甲科、拟步甲科和芫菁科等,主要取食蝗虫的卵。我国对蝗虫捕食性天敌昆虫的研究较晚,已经记录的飞蝗天敌约20 余种,捕食性天敌昆虫主要包括芫菁、步甲、虎甲、皮金龟、虻类、马蜂和泥蜂等。山东省无棣县植保站杜树国等(1993)曾首次利用中国雏蜂虻防治东亚飞蝗,飞蝗卵块寄生率可达50%~75%。

  • 牧鸡牧鸭、食虫鸟类

食虫的鸟类和人工饲养的牧鸡、牧鸭是蝗虫重要的天敌。草原上的牧放鸡鸭捕食蝗虫既能捕食草原蝗虫,避免因使用化学农药污染草原生态环境,又能提供绿色肉、蛋等畜产品,具有明显的经济、社会和生态效益。目前国内牧鸡、牧鸭在新疆草原、蒙古高原南部及周边地区、青藏高原等蝗区普遍应用,粉红椋鸟Sturnus roseus 仅在新疆草原蝗区应用。在利用鸟类防治蝗虫的工作中,主要包括研究建立草原鸟类保护区和通过构筑人工巢穴或改善栖息地来吸引捕食蝗虫的鸟类或者释放人工饲养的鸡鸭等手段。比如新疆草原蝗区就建立了多个粉红椋鸟的人工巢穴和栖息地,吸引了大量的粉红椋鸟等进入蝗区定居,增加了原住食蝗鸟类种群数量2~3 倍,为该地区提供长期控蝗效果。在蝗区周边开展植树造林,增加鸟类栖息地,也可以有效减少蝗虫密度。南京市就根据适地适树原则,选择将泡桐和毛竹进行混种,有利于鸟类的繁殖和栖息,增加了鸟类食源,减弱了竹蝗为害,从而达到生物防治的目的。

4. 蝗虫绿色可持续防控技术体系

蝗虫绿色可持续防控技术体系是集成配套生态调控、微生物防治、生态治理的防控新技术体系。主要包括蝗灾发生规律研究,即结合气候因子、植被结构等,研究蝗灾-植被-环境之间互作机制,明确蝗虫发生规律、发生期与物候期的关系,建立适生性指数模型并评估划分适生区域。监测预警技术研究,基于“3S”技术和雷达、高空诱虫灯等地面监测设备,通过气象数据和地理特征数据,研究蝗虫种群迁飞路线及规律、落点等,完善蝗虫灾变风险评估体系和监测预警系统,建立长、中及短期实时监测预警技术应用体系。建立菌种资源库及菌种改良技术平台,筛选强毒力的病原微生物,优化发酵工艺及过程控制技术,研制新型高效灭蝗制剂,实现工业规模化、智能化生产。将生物防治技术与生态治理措施有机结合,辅以植物源农药应急调控,形成植物源农药与微生物制剂、天敌与微生物农药的有机组合。针对孳生地、扩散区、偶发区等不同区域设计出生物农药与化学农药条带施药、互补用药、交替防治的高效的虫灾生态调控体系,建立防控决策阈值分区分级防控策略,组装一项决策、多项技术、分区分级防控策略,集成绿色可持续防控技术体系。

正因为有了这些不断发展的科学技术手段,蝗灾的消散或者被扼杀在萌芽之中,不再像北美大蝗灾一样误打误撞,而是有了更多样、更复杂、更系统的选择。


参考文献:

  1. 陈忠海. 古代的蝗灾与治理[J].中国发展观察,2020(Z4):127-128.
  2. 石志刚. 古代蝗灾之治理[J].书屋,2020(09):94-95.
  3. 拜李赞. 19世纪后期北美大蝗灾述论[J].经济社会史评论,2020(02):95-105+129.
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  5. 徐超民等.蝗虫综合防控技术研究进展[J/OL].植物保护学报:1-22[2021-03-10].

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