188金宝搏每年千百万只帝王蝶在北美大陆从南飞到北

昆虫中最著名的迁徙莫过于黑脉金斑蝶(Danaus
plexippus
)超过4000公里的“生命接力”了。黑脉金斑蝶又叫帝王蝶,是一种生活在北美大陆的蛱蝶科(Nymphalidae)蝴蝶,这些生命周期只有十几天到几十天的蝴蝶需要三代到四代来完成一次完整的迁徙。每年千百万只帝王蝶在北美大陆从南飞到北,又从北飞到南,可谓大自然的一大奇观。

188金宝搏 1黑脉金斑蝶(Danaus
plexippus
)。拍摄:陈华燕。

当然,有迁徙习性的昆虫绝非仅此一家。科学家已经发现很多昆虫都有迁徙或迁飞的习性,而且昆虫迁飞的个体数量可能远远超过人们的想象。近期发表在《科学》(Science)上的一篇文章揭示,英格兰南部天空中每年的昆虫迁移量达3.5万亿次,把这些昆虫个体加起来总重量能够达到3200吨。单就质量来说,相当于在英格兰和非洲之间迁徙的3千万鸣鸟总重量的7倍还要多1

迁徙的动物对生态系统有双重作用。一方面,动物的季节性迁徙通过汇集大量的捕食者、猎物和竞争者直接对生态系统产生影响;另一方面,大量的能量、营养物质和病原体随着迁徙动物的转移能够间接地影响生态系统。目前已有大量研究揭示了脊椎动物的迁移对生态系统过程和生态服务功能的影响。然而,尽管昆虫的迁徙从数量上远超过其它高空迁徙的动物(如鸟类),大多数昆虫跨纬度迁飞的数量还没有被定量研究过。

为了了解昆虫的大量迁徙对生态系统过程和生态服务功能的影响,来自中国南京农业大学的胡高博士和英国洛桑试验站的科学家们对收集了10年(2000年-2009年)的监测数据展开分析。监测数据来自洛桑试验站和设在英国其它两处的昆虫监测雷达站。数据通过两种监测方式获得:垂直监测昆虫雷达监测和网捕监测。垂直监测雷达每隔15分钟收集5分钟监测范围内(高于150米的高空)飞过的昆虫的相关信息,包括昆虫的体重,飞行高度,空中密度,位移速度和方向,以及飞行航向等。网捕监测是通过挂在离地平面200米左右的捕虫网收集春、夏和秋季飞入网中的昆虫。雷达用于监测重量在10毫克以上的虫子,而网捕则用于监测重量小于10毫克的虫子。在这项研究之前,雷达技术仅被运用于少数几种夜间飞行的农业害虫的监测,而这项研究是科学家首次运用雷达技术监测日间飞行昆虫的大量迁移。经过对十年的监测数据进行对比分析,科学家们发现虫子的迁移量有很大的季节变化。大量的昆虫在春季往北迁移,在秋季则往南迁移。

188金宝搏 2马来氏网:昆虫学研究中常用的野外采集工具之一,也是长期监测昆虫种群动态和多样性的有效工具之一。拍摄:陈华燕。

188金宝搏,昆虫本身富含各种营养物质,每年如此大量的迁移量,其重要性是不可估量的。被监测的昆虫中很多种类能够提供重要的生态服务并且维持生态系统的健康,如传粉作用,作物害虫的捕食和寄生作用,以及为食虫的鸟类和蝙蝠提供食物。它们的迁徙可能会影响到其它物种的种群变化甚至生态系统平衡。另外,昆虫的迁徙是一种非常复杂的行为,是经过上百万年进化的结果,并且对气候条件非常敏感。一方面,近年来热议的全球气候变化可能会造成很多昆虫种类迁飞现象的衰退,因为气温的升高会使一些昆虫原来的栖息范围已经不适宜它们生存。另一方面,一些具有高适应性的昆虫由于不受气候变化的影响,其分布范围不仅不会缩小,反而可能扩大。分布范围扩大意味着它们可以到达原来没有到达的地方,吃到新的农作物而变成当地的害虫;即使范围不变,由于其它害虫或天敌减少了,它们就可以吃更多的农作物而变成更厉害的害虫。洛桑试验站的这个发现对研究昆虫迁徙对态系统过程和生态服务功能的影响有重要的意义。例如,如果由于人类活动的影响,迁徙昆虫中的大部分被阻碍,这将对生态系统有灾难性的后果。

生物的生态,进化和保育等方面的研究涉及生物的历史信息,而这些信息一般只能通过长期的监测获得。这个发现可以说是长期生物监测产生重大发现的又一成功案例。

188金宝搏 3黄盘诱集法:利用昆虫对黄色的趋向性而收集掉入装有肥皂水的黄盘中的昆虫,是采集和监测各种生境的昆虫群落最高效的方法之一。拍摄:陈华燕。

值得一提的是,文章的主导作者胡高博士来自于南京农业大学,进行此项研究时正在英国洛桑试验站做访问学者。这再一次说明,中国学者毫无疑问也能做出高质量的研究。但为什么很多中国学者的高水平研究都是在国外的时候做出的呢?仅就这个案例而言,是因为我们国内没有数据供研究者使用以完成这样的发现。纵观近年来昆虫学乃至生物学上的原创性发现,多是基于对生物现象进行长期监测的结果。例如,发现北美熊蜂(bumblebees)大面积衰退的是美国伊利诺斯大学的Sydney
Cameron教授领衔的团队,他们经过了3年的田间监测调查和统计分析北美各大昆虫标本馆收集100年的熊蜂标本才得出了这样的成果。类似的重大发现没有出现在中国,根本原因就是我们缺少这样的长期生物监测,所以根本就没有数据可用。可喜的是,中国的这种状况有好转的趋势。例如中国科学院生物多样性委员会从2004年开始组织建设了中国生物多样性监测网络;2015年中国科学院在中国生物多样性监测网络的基础上提出建设中国生物多样性监测与研究网络,将建立10个专项网和1个综合监测管理中心。

不是都在呼吁做创新性研究吗?那就请从建立长期生物监测网做起吧。(编辑:婉珺)

参考文献:

  1. Hu, G., et al., Mass seasonalbioflows of high-flying insect
    migrants. Science, 2016. 354(6319): p.1584-1587.

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