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2020年塘朗山方舟微课堂线上开讲,

铭基金特邀自然大咖们来与大家分享,

足不出户,探索自然之美,

从今天起,了解身边的“”多一点。


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李琨渊
/ 自然科普讲师、昆虫爱好者 /

熟悉广东常见的昆虫类群,受聘于广东省林科院森林保护研究所;曾负责完成“广州市林业有害生物普查”与“深圳福田红树林生态公园昆虫多样性调查”;主要参编著作一部:《广东林业有害生物》;带领昆虫科普活动多年,关注身边小虫鲜为人知的奇妙故事。

铭基金特邀李琨渊老师在 塘朗山方舟微课堂 分享蝗虫的故事,以下内容由李老师讲话内容整理而成,因篇幅过长,分为上下两篇。此为上篇,论述蝗虫成长史及华南蝗虫灾形成由来。



01 


人类与蝗虫之争从何而来?
 

蝗虫在昆虫分类中属于直翅目,这类昆虫大约出现于距今2亿5000万年前。当时,曾几乎遍布全球的雨林正在衰退,气候逐渐变得较干燥。直翅目昆虫祖传的咀嚼式口器可以切食植物叶片,其中的一部分从森林迈向草原,便拓宽了它们可生存的疆域,今天的故事也由这里开始。现在我们知道,禾本科植物于一亿多年前的早白垩世已经出现,至少在那之后的某个时期,一些蝗虫便形成了采食禾本科植物的关系,并一直延续至今。


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现生蝗虫的若虫  ©李琨渊

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 © 张巍巍《凝固的时空:琥珀中的昆虫及其他无脊椎动物》

上图是生活在大约九千万年前某种蝗虫的模样,可以看到无论体型还是触角、后足等附肢的结构,与今天栖息在我们身边的蝗虫已经十分相似。这一定程度上说明一些蝗虫的生活方式在几千万年间并没有发生特别大的改变。


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大家有空可以再翻翻家里的花盆,不少跳虫由于世代一直生活在土壤层附近取食腐殖质,一些今天常见跳虫的外部形态,也与远古时期的祖先差别不大。 ©李琨渊

取食禾本科植物的蝗虫家族又继续繁衍了数千万年,而故事的转折可能出现在距今一万多年前。当时,各大洲的晚期智人也开始收获禾本科植物的种实作为食物,并以毫不起眼的“野草”为起点,逐渐培育出日后撑起整个人类社会的粮食作物。

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文明及其推测的早期扩散路线源地

如今我们作为主粮的水稻,在至少9400万年前就为长江下游的先民们所驯化;差不多同时期,现代玉米的祖先之一墨西哥野玉米,也在美洲墨西哥中部开始被栽培;而土耳其东南部和叙利亚北部的新月地带,已经更早一些就出现了种植野生麦的早期农业。

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浙江上山遗址9400万年前的稻壳
 ©中科院地质与地球物理研究所 新生代地质与环境重点实验室

距今大约六千到五千年前,祖先们驯化的谷物产量越来越高,稻作农业完全取代采集狩猎的捕食方式,使我们全面进入农业社会。也正因如此,人与蝗的利益冲突愈演愈烈。

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墨西哥野玉米与现代玉米对比   ©美国国家科学基金会 Nicole Rager Fuller

毕竟,经过我们栽培选育后的作物,比野生的禾本科植物亲本营养价值要更高,这为蝗虫的生长提供了促进作用,甚至使蝗虫产生了对农作物的偏食性,由此才拉开了数千年人蝗争粮的序幕。

 

02 



广东也会出现蝗灾吗?

广东好像很少见到蝗虫肆虐的情况,这是否意味着我们就没有蝗灾呢?

其实我们华南地区主要还存在着一类蝗灾,少数县区在每年春季还会定期爆发危害。这些可以形成危害的蝗虫种类,甚至在深圳、广州等繁华的城市里也不难见到。

它们就是:竹蝗

undefined孵化后聚集的黄脊竹蝗Rammeacris kiangsu  ©李琨渊

顾名思义,竹蝗主要以禾本科竹亚科的竹子为食,但在没有木本竹的情况下,吃其他禾本科的草本植物也可以勉强维生。竹林里的蝗虫从古至今一直在南方生存着,却几乎不会被纳入历朝蝗灾的统计范围内,这是由于古代“民以食为天”,直接和人抢饭吃的主要是飞蝗、稻田的蝗虫和草原的蝗虫。因此,适宜大规模培育作物的平原地带,往往就成为人虫大战的主要阵地。
 
在中原人民和蝗虫斗争的几千年间,华南地区还长期保留着大片没有破坏的原始森林,竹子常与其他树种形成缤纷的混交林。最高的林层早被成百上千岁的古老乔木占据,生长空间有限的竹子并不引人注目,也没有被古人大规模种植利用。竹蝗们在这样的背景下啃啃竹子蹦一蹦,自然不会受到关注。

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粤北山区的原始次生林          ©李琨渊

以亚洲象、华南虎等大型动物的退却为前奏,曾经瑰丽神秘的岭南森林图景,在进入二十世纪之后急剧崩坏,由于高大的林木被优先砍伐,垂直层次丰富的原始林不断消失,生长速度最快的次生竹林取而代之,随着竹产业带来越来越高的经济价值,大面积植竹造林也成为发展趋势。过去只能编制农用器具的竹子,开始大量应用在建筑工业和造纸。二十世纪七十年代以来,竹子还被制成各种板材,比如刨花板、胶合板、以及各种装饰用板,逐步形成了以竹代木的局面,由此缓解木材产量的不足。

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竹林中黄脊竹蝗成灾的危害状      ©黄焕华《广东林业有害生物》
 
改革开放后,竹产业曾在一些地区作为林业支柱产业之一快速发展,竹蝗也因此获得了与飞蝗相似的种群增长机遇,随着北纬25°~30°的长江-南岭竹区成为国内面积最大的竹产区,种植规模曾高达两三百万亩的毛竹林,恰好供养了最爱毛竹的黄脊竹蝗Rammeacris kiangsu等竹蝗种类,使得竹林蝗灾一度爆发目前竹产业在部分竹区已经成为农村经济发展和脱贫致富的重要产业。同时全国每年仍然有数万公顷的竹林受害。
 
这场林业上的人蝗战事,正以我们所处的时代为起点,悄然开始。但随着人们吸取教训,掌握了对蝗灾预防为主,科学防控的要领,也可能让这场冲突在发展初期便戛然而止。

 

03 

蝗虫怎样度过一生?

以南方广泛分布的黄脊竹蝗Rammeacris kiangsu为例。


在广东省竹林面积最大的肇庆市广宁县,黄脊竹蝗的寿命最长只有一年。在每年七月下旬直到中秋节的几个月里,雌性黄脊竹蝗都会选择地势高燥,排水良好,土壤深厚较疏松的竹山斜坡和林中空地等处进行产卵。


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黄脊竹蝗卵块 ©香港森林植物病虫害资料库


产卵时,雌成虫先用凿状的产卵瓣,在地上挖出足以容纳整个腹部,深约三厘米的土室,这个土室就是未来产卵的育婴室。它会分泌一团泡沫状的黏液,将卵分四行一层层地斜产于泡沫中,排列完成后,雌蝗会在卵块顶端再分泌一团深色且更浓厚的黏液。干硬后,前者形成圆筒形的卵囊,后者就形成圆盘形黑色的卵囊盖了。雌成虫一生可产卵囊1~10个,每个卵囊有卵14~30粒。


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蝗虫产卵方式示意 ©alamy.com

若虫常在三到四月间气温24℃以上的夜晚开始孵化,它们挣脱卵壳钻出地面,刚出生的1龄幼虫会静待一小时左右,当体躯硬化,便开始爬行到附近的植物上进行取食。


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<<  滑动查看蝗虫成长  >>   ©李琨渊

作为典型的不完全变态昆虫,蝗虫的若虫仿佛成年蝗虫的缩小版。在广东地区,一只初生的黄脊竹蝗需要经过平均47天的不断取食才能长大。在这期间整整蜕4次皮并度过5个龄期。


每年的6到7月是成虫羽化的高峰期,羽化后的黄脊竹蝗成虫还需要等候二十天左右才能真正性成熟。在此之前它们具有一定的群聚性,甚至可能成群进行迁飞。


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蝗虫羽化过程示意 ©李琨渊

迁飞通常发生在晴天或炎热的天气里,除气象因子的影响,还会为了寻找食物和适宜产卵地点而迁飞,距离约3~10公里。羽化后二十天左右成虫性成熟,这一阶段中雌虫取食量比雄虫高一倍。雌雄成虫都可以多次进行交尾,交配完成后,雄成虫逐渐死亡,雌成虫再经半个月补充营养后便重新准备选择一块地势高燥,排水良好,土壤深厚较疏松的竹山斜坡和林中空地等处进行产卵。

 
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黄脊竹蝗雌雄成虫  ©徐家雄 《中山市林业有害生物生态图鉴》



04 
蝗虫是十恶不赦的害虫吗?

其实蝗虫也只是一类拼命生存的动物而已。为什么会和我们产生这么大的冲突?大概只是1万年前我们恰好选中了与他们同样的食物罢了。如果暂且不带着“灾难”的深仇大恨去看待蝗虫,能不能看到蝗虫一些不那么“坏“的方面呢? 


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这张地图截取的位置大家应该非常熟悉,可以看到咱们广东附近的两个宝岛:海南岛和台湾岛。


但不知道当你凝视地图时,有没有想过海南岛和台湾岛是从哪块大陆分裂出去的呢?你也许会觉得雷州半岛和海南岛既然只隔着短短的琼州海峡,以前应该曾经连接在一起吧?而台湾岛看起来离福建最近,按理说……

 

这两个问题看似简单,却需要追溯我们脚下的大陆板块在数百万甚至数千万年前的运动,在科学尚未发展的古代,很难找到好的解决方法去研究它们。但是随着生物地理学和分子系统学的发展,我们可以从竹蝗身上看到一个有意思的线索,因为竹蝗这个家族的起源和演化中心,在我们今天的西南地区,如果海南和雷州半岛、台湾和福建曾连在一起,那现在这几个地方的竹蝗应该是亲戚才对。

 

可研究结果并非如此,现在的证据说明海南应该是从一个更北的位置漂到雷州半岛这边的,而台湾岛可能是从菲律宾飘过来的。而结果究竟如何,学者们还在继续研究验证中。

 

同样的蝗虫,在我们林业工作者眼中是十恶不赦的大害虫,但是对于地理学家而言,它们可能就是一只“天降神兵”,可以提供线索解决几百万年甚至几千万年前的重大难题。


如果有朝一日,我们不再局限于自己狭隘的偏见,与这些小生灵以更友好的形式共同生存,或许也能更深入地理解这个世界吧

文中无特别说明图片均来源于网络

参考文献
 

 

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|   第五期方舟微课堂预告  |


城市野生动物:
我是谁,我从哪里来,我到哪里去
嘉宾:高畅
时间:3月7日(周六)15:00

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|   塘朗山方舟微课堂2月回顾  |


2.06    李   成   

《堪称“跑赢”进化论的神奇物种:蝙蝠》

2.15    李   成   

《世界穿山甲日:穿山甲二三事》

2.22    南兆旭   

《这里是深圳:从时间和空间上了解自己的城市》

▶ 2.29    李琨渊   

《谈”蝗“色变?浅谈蝗灾与灾难之外的趣事》


(历期内容回顾内容详见铭基金公众号)

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深圳市铭基金公益基金会于2017年9月7日成立,由深圳安吉尔饮水产业集团有限公司和深圳市盈投置地有限公司共同出资400万元人民币设立,致力于人、自然和谐共生,主要关注生态环保、教育帮扶、灾害救援三个领域,目前已经分别在深圳和青海分别开展针对生态环保的方舟计划和针对贫困学生群体的天使助学计划,依托塘朗山郊野公园自然教育中心开展自然教育,在中国基金会透明指数排行榜上以100分满分并列全国第一。


undefined 塘朗山郊野公园自然教育中心

塘朗山郊野公园是以自然山水为骨架,犹如深圳市中心的一艘绿色方舟。自然教育中心成立于2019年,由深圳市城市管理和综合执法局指导,深圳市公园管理中心和深圳市铭基金公益基金会联合共建,以山水林泉和动植物形成的自然景观和自然生态环境为教育主题,将开展方舟课堂科普讲座、山水四季、“螳螂”与 “塘朗”等活动。


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