@ 2015.11.10 , 11:06

发动一场蝗灾,需要几只蝗虫?

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三只。

从圣经中的埃及瘟疫到两年前马达加斯加重大虫灾,蝗虫群造成的动乱贯穿历史。仅仅一群蝗虫就能覆盖地球20%陆地面积,每天吃掉多达200吨植物,影响世界10%人口的生计。因此,了解蝗群如何形成,以及如何驱散它们,是非常重要的。

但是需要几只蝗虫才能造成蝗群?这听上去像是一个冷笑话的开头,但是了解和控制蝗灾是一件我们努力尝试了几千年的事情。如果我们能理解造成蝗群需要什么,那么也就有希望理解如何结束它。这也正是我们的国际研究团队正在试图做的——而且结果出来了:答案是只要三只。

同类相食生物

我们的研究发表在《物理评论 - E》上,使用数学建模来解决这个问题。我们设法展示出蝗群中的一只蝗虫必然能够与至少两个邻居同时互动,没有这两个邻居,这种昆虫就不能重现那种引人注目的自发方向改变,就像我们习惯在鸟群、鱼群,以及蝗群中看到的那样。

该结论与我们以前对蝗虫群何以如此稳定的观察相一致。通过观察蝗虫围绕一个环形移动,我们识别出了一些有趣的行为:少量蝗虫绕着环形随机移动,而更大的群体却以相同方向一起行进,这些群体然后会自发切换为向其它方向行进,群体中蝗虫越多,切换时间间隔就越长,蝗虫群也越稳定。

我们得以在一个数学模型中重现这种行为——并发现蝗虫在没有附近邻居时移动得更加随机。

因此,蝗群的形成全都在于邻居——但这并不是说它就是“睦邻友好”的,蝗虫如此关注它们的邻居,是因为蝗虫是同类相食的


蝗虫群,白色环形片段是我们实验的样例。

集群昆虫取得所需的蛋白质和盐的最好方法就是吃掉彼此,而这对于不看紧邻居们在干什么的蝗虫可不是好消息。

犹他沙漠中对摩门蟋蟀的可怕实验显示,蝗虫对于来自侧翼的攻击极其脆弱,侧对着迎面而来的蝗群的蝗虫相比那些头部或后腿朝向蝗群的,更容易被吃掉。

因此,一群中的任何蝗虫如果不与邻居保持队形,就会暴露其脆弱的侧翼,并面对被同类相食的更大可能性,通过保持队形,它们就会更安全——同时也有助于保持蝗群集结。

打散蝗群

因此,为了打散蝗群,我们应该通过提供替代食物来源来减少它们的同类相食倾向吗?很可能不是。以协调的方式给那么多的贪婪胃口提供足够食物,几乎是不可能的任务,甚至也可能助长蝗群的进展。

相反,我们的研究示范了蝗群有多容易受随机性影响,如果我们能增加蝗群所经受的随机性或称“噪音”,我们也许就能打散它。这个想法也许能被利用为一种蝗群管理策略,使用低飞飞机制造大气扰动来打乱蝗虫

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然而,蝗群的巨大也使得这种方法并不实际,一个典型蝗群能覆盖数百平方公里,蝗虫能飞上空中高达两公里,甚至被报告能飞越海洋,它能包含几千万只蝗虫,每只每天能吃下自己体重的食物。然而,我们希望通过进一步研究,也许会发现使用类似方法打散蝗群的更好方式。

在过去,管理策略通常专注于建立禁区——通过烧轮胎来建立禁区用网或者挖壕沟来拦住它们,最好情况下,这些本地措施能阻止蝗虫抵达特定地区,但对于阻止蝗群发展却做不了什么。

目前,最经常使用的控制措施是杀虫剂,通过车辆或飞机喷洒,能在相对较短时间内针对整个蝗群,然而,这也明显会导致一些环境顾虑。

可能更有希望的是所谓的生物控制机制,胡蜂、鸟类和爬行动物等天敌对遏制小型蝗群也许会证明有效,然而,要管理更成熟的蝗群,新研发的针对性微生物杀虫剂如基于真菌的“绿色肌肉”提供了大规模解决方案。

然而,避免蝗灾破坏性影响的最有效方式之一是首先就防止它发生,相当大的资源被分配给早期预警和预防控制策略,蝗虫检测站会收集天气、生态条件和蝗虫数量数据,作出蝗虫繁殖时机和地点的预报。

虽然有这些努力,西非却在2003年至2005年面对了最大的蝗虫爆发之一,冬季的干冷条件最终使控制机构得以终止爆发,但是却付出了约4亿美元的代价,而估计的收成损失则还要再多五倍以上

控制蝗群并非易事,而蝗群越大,任务就越艰巨。预防很可能是最好的解药,但这需要保持非常敏锐的视线,记住,三蝗成群。

本文译自 IFLScience,由译者 王丢兜 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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