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自然科普：是什麽讓愛獨居的蝗蟲集群成災
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2020年2月11日，聯合國糧食及農業組織（FAO）向全球進行了預警，稱希望全球高度戒備現在正在肆虐的蝗災，防止被入侵國家出現糧食危機。
肯尼亞的沙漠蝗蟲爆發。（圖片來源：聯合國糧食及農業組織）
據悉，本次蝗災始於非洲，然後飛過紅海進入歐洲和亞洲，目前已經到達了巴基斯坦和印度，距中國可以說僅一步之遙。
本次沙漠蝗的遷徙路徑圖（圖片來源：聯合國糧食及農業組織）
要形成蝗災，必須有大量蝗蟲，還要集結成群
大家應該都見過蝗蟲，不少人小的時候還捉過蝗蟲。
在田間地頭，經常能見到蝗蟲的身影（圖片來源:Veer圖庫）
蝗蟲，屬直翅目，旗下包括：蚱總科（Tetrigoidea）、蜢總科（Eumastacoidea）、蝗總科（Locustoidea）的種類，全世界有超過10000種，我國有1000餘種。
中國古籍中記載的蝗災大部分是由東亞飛蝗造成的，飛蝗是蝗蟲中危害最大的，雖然隻有一個物種，但有很多亞種。在我國為害的主要有三個亞種——東亞飛蝗、亞洲飛蝗和西藏飛蝗。
圖片來源：百度百科
很多人可能都好奇，田間地頭常見的蝗蟲，是如何突然爆發，並成災了呢？
一般而言，蝗災的發生要滿足兩個條件：一是數量突然的增加；二是大規模的集群。
其實，蝗蟲一直都存在，一般情況下，蝗蟲受限於自然條件，種群數量都維持在一個比較穩定的狀態。平日裏農田、地頭間三三兩兩的蝗蟲飛舞，那是無法構成災害的。隻有數量突然爆發，才可能產生危害。
幹旱後遇上暖冬、過度放牧，都可能導致蝗蟲大量繁殖
蝗蟲卵會藏在卵囊內，在土壤中越冬，在1年中究竟能產多少代（發生的世代數），和年有效積溫、食物、光照及其各蟲期生長發育情況有很大關係。
中國古代有“旱極而蝗”的說法，認為蝗災往往和旱災相生相伴。
蝗蟲是一種喜歡溫暖幹燥的昆蟲，幹旱的環境有利於它們生長發育，在幹旱年份，由於水位下降，土壤變得比較堅實，蝗蟲產卵數大為增加。康樂院士認為：幹旱造成的蝗災主要是指飛蝗，並不是越幹旱蝗災越嚴重。大旱之後往往造成河灘、湖灘的裸露，形成飛蝗非常喜歡的產卵場所，使蝗蟲越冬產卵量高，種群密度急劇上升。此外如果再遇上暖冬，次年春季雨水比較豐富，溫度回升比較快，就容易導致蝗災在蝗蟲繁殖區的爆發。
現在，非洲、阿拉伯國家和印度、巴基斯坦正遭受蝗災，距離中國近在咫尺。不過，根據康樂院士的分析：此次蝗災是由沙漠蝗造成的，中國不是沙漠蝗的分布區。因此對我國形成嚴重威脅的概率比較小。
現代科學研究表明，由於蝗蟲的種類比較多，蝗災發生的原因也很複雜，不完全一樣。有的蝗災不僅僅和氣候有關，過度放牧也會導致其發生。
對中國危害很大的是亞洲小車蝗（Oedaleus asiaticus），小車蝗屬在世界上有30多個種，都是歐洲、非洲、澳洲和亞洲等地區的重要草原和農業害蟲。
圖片來源：百度百科
亞洲小車蝗喜歡取食氮含量較低的食物，高氮食物會使它們的大小和生存能力都有所下降。而重度放牧土壤中氮含量枯竭使得植物含氮量降低，為亞洲小車蝗的生長和發育提供了絕佳的機會。
在蝗蟲腿部，有個集結成群的“開關”
環境條件和人為活動導致蝗蟲數量突然增加，這隻是蝗災形成的第一步。下一步還要集結成群，集體行動。
其實，蝗蟲平時都喜歡獨居，隻有突然大規模集群之後才能造成更大的危害。那蝗蟲為何會聚集呢？這也是許多昆蟲專家研究的熱點問題。
英國牛津大學的動物學家發現，蝗蟲後腿的某一部位受到觸碰時，它們就會改變原來獨來獨往的習慣，變得喜歡群居。
蝗蟲身上可能具備某種讓它們集群的“按鈕”，某些觸覺因素使蝗蟲改變習性。牛津大學的科學家對處於獨居階段的沙漠蝗蟲進行試驗，反複觸碰它身體的多個部位，以尋找讓蝗蟲產生集群的按鈕。
結果他們真的找到了，讓蝗蟲集群的按鈕就在腿部的某個部分，當這個部位受刺激之後，它們就會突然變得喜愛群居，而觸碰身體其他部位都不會產生這種效果。在某一自然環境中偶然聚集的蝗蟲後腿彼此觸碰，可能導致其改變習性，開始成群生活，其成員以同一方式大量增加，進而形成蝗災。
那麽，到底是哪些化學信號刺激了蝗蟲的神經係統促使其行為發生改變？
英國牛津與劍橋的研究人員發現蝗蟲的集群受到一種叫5-羥色胺的化學物質影響。平日裏蝗蟲之間彼此嫌棄，一旦它們體內的5-羥色胺水平升高，它們就會摒棄個蟲成見，聚集在一起。5-羥色胺化學物質在蝗蟲大腦中比較常見，如同武林聖火令，可以號召蝗蟲聚集在一起。Michael Anstey及其同時對沙漠蝗蟲體內的5-羥色胺水平進行了檢測，結果顯示：處於集結狀態的蝗蟲體內的5-羥色胺水平比獨處狀態的蝗蟲高出近3倍多。
當蝗蟲具備了上述兩個條件，蝗蟲群會越聚越大，一個數量多達400億隻蝗蟲群一天可以吃掉8萬噸食物，相當於40萬人一年的口糧。在一個地吃光之後，它們就會起飛、遷徙，吃光，再遷徙。飛蝗成群後一般可以遷飛600千米，有些能夠遷飛數千千米，這期間不斷會有新的蝗蟲加入它們，蝗蟲的群體會越來越大，所造成的後果不堪設想!
索馬裏地區奧加登（Ogaden）Shilabo-埃塞俄比亞-一群駱駝正試圖通過蝗蟲的入侵的地區。（圖片來源：聯合國糧食及農業組織）
蝗災能造成多大的影響？
人類與蝗蟲打了幾千年的交道，也留下了不少記錄，可以看到，中國古代對於蝗蟲的記載，就是一部災難史：
《禮記·月令》有“蟲蝗為災”的記載。唐宋以後，造紙術的改進和紙張的普及，為曆史的記載提供了極大的便利，蝗災的記載也越發詳細。
例如，唐貞元元年（公元785年），夏蝗，東自海，西盡河隴，蔽天，旬日不息。所至草木及畜毛靡有孑遺，餓殍枕道。秋，關輔大蝗，田稼食盡，百姓饑，捕蝗為食。
再例如，明成化二十一年（公元1485年），大旱，飛蝗兼至，人皆相食。流亡者大半，時饑民嘯聚山林。太平縣蝗蟲飛，飛蔽天，禾穗樹葉食之殆盡，民悉轉壑。是年垣曲民流亡大半，聚嘯山林。三月，平陽蝗。四月，河南蝗。七月順天蝗。
根據記載，從公元前707年（魯桓公十三年）至公元1907年（清光緒三十三年）的兩千六百多年中，共發生蝗災500餘次。
總之，在中國古時，蝗災可是與水災、旱災並列的三大自然災害之一，蝗災一旦興起，遮天蔽日的蝗蟲大軍可以頃刻間把地理的莊稼洗劫一空，更為恐怖的是蝗災往往在旱災之後而來。古人靠天吃飯，一旦地裏的莊稼沒了收成，接下來便是餓殍遍地、揭竿而起，更有甚者導致亡國滅種。
到了現代，蝗災的影響依然不容小覷。1985～1996年的12年間，東亞飛蝗在黃河灘、海南島、天津等蝗區連年大發生。1985年秋，天津北大港東亞飛蝗蝗群東西約寬30餘千米，波及麵積達250萬畝，是新中國成立以來群居型東亞飛蝗第一次跨省遷飛。1998年，東亞飛蝗的夏蝗在山東、河南、河北和天津等8省發生在80萬公頃以上。1999年，東亞飛蝗的夏蝗在山東、河南、河北和天津等9省又發生80萬公頃以上。
蝗蟲對人類的影響不分國界。2016年俄羅斯政府遭遇了30年以來最嚴重蝗蟲災害，宣布進入緊急狀態。漫天飛舞的蝗蟲從俄羅斯南部經過，一時間日月無光，天地昏暗，猶如世界末日。據報道，此次蝗災造成俄羅斯境內10%以上的農田被毀，受災麵積高達7萬公頃。這其實就是一次蝗蟲大遷徙，隻不過它們的數量過於龐大，經科學調查這些蝗蟲其實來自遙遠的北非。
看似不起眼的昆蟲在遷徙的途中可以爆發出驚人的能量，它們的遷徙不僅僅是完成自己生命的傳承，更能影響到整個生態係統，蝴蝶效應在自然界非常明顯。近年來，科學家發現昆蟲遷徙量大得驚人，僅僅在英格蘭每年昆蟲的遷徙量可以達到驚人的3.5萬億次，重量加起來可以達到3200噸，相當於一艘小型驅逐艦的排水量。如此龐大的生物量放在整個生態係統裏也不是小數目，它們影響深遠。對於生態係統中以昆蟲為食的動物而言，這是一次饕餮大餐；反過來這些昆蟲會對植物的生長造成影響。因此，昆蟲的遷徙不僅僅是自己的事情，還影響到捕食者、獵物以及競爭者。此外，這些昆蟲本身就是一種巨大的能量和營養物質，還有可能攜帶大量的病原體進行轉移，對於整個生態係統的物種循環和能量流動，都有著不同尋常的影響。
在人類的曆史上，那些看似強大的猛獸，如獅、虎、豹，卻並沒有帶來多大的傷害。相比之下，這看似弱小的蝗蟲竟然危害無窮，成為人類曆史性災難之一。看來強弱之勢力，絕非定數，強者未必恒強，弱者未必恒弱。人類需要重視地球上存在的每一個物種，哪怕它看似微不足道。
作者：趙序茅（蘭州大學 青年研究員）
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肯尼亞的沙漠蝗蟲爆發。（圖片來源：聯合國糧食及農業組織）
據悉，本次蝗災始於非洲，然後飛過紅海進入歐洲和亞洲，目前已經到達了巴基斯坦和印度，距中國可以說僅一步之遙。
本次沙漠蝗的遷徙路徑圖（圖片來源：聯合國糧食及農業組織）
要形成蝗災，必須有大量蝗蟲，還要集結成群
大家應該都見過蝗蟲，不少人小的時候還捉過蝗蟲。
在田間地頭，經常能見到蝗蟲的身影（圖片來源:Veer圖庫）
蝗蟲，屬直翅目，旗下包括：蚱總科（Tetrigoidea）、蜢總科（Eumastacoidea）、蝗總科（Locustoidea）的種類，全世界有超過10000種，我國有1000餘種。
中國古籍中記載的蝗災大部分是由東亞飛蝗造成的，飛蝗是蝗蟲中危害最大的，雖然隻有一個物種，但有很多亞種。在我國為害的主要有三個亞種——東亞飛蝗、亞洲飛蝗和西藏飛蝗。
圖片來源：百度百科
很多人可能都好奇，田間地頭常見的蝗蟲，是如何突然爆發，並成災了呢？
一般而言，蝗災的發生要滿足兩個條件：一是數量突然的增加；二是大規模的集群。
其實，蝗蟲一直都存在，一般情況下，蝗蟲受限於自然條件，種群數量都維持在一個比較穩定的狀態。平日裏農田、地頭間三三兩兩的蝗蟲飛舞，那是無法構成災害的。隻有數量突然爆發，才可能產生危害。
幹旱後遇上暖冬、過度放牧，都可能導致蝗蟲大量繁殖
蝗蟲卵會藏在卵囊內，在土壤中越冬，在1年中究竟能產多少代（發生的世代數），和年有效積溫、食物、光照及其各蟲期生長發育情況有很大關係。
中國古代有“旱極而蝗”的說法，認為蝗災往往和旱災相生相伴。
蝗蟲是一種喜歡溫暖幹燥的昆蟲，幹旱的環境有利於它們生長發育，在幹旱年份，由於水位下降，土壤變得比較堅實，蝗蟲產卵數大為增加。康樂院士認為：幹旱造成的蝗災主要是指飛蝗，並不是越幹旱蝗災越嚴重。大旱之後往往造成河灘、湖灘的裸露，形成飛蝗非常喜歡的產卵場所，使蝗蟲越冬產卵量高，種群密度急劇上升。此外如果再遇上暖冬，次年春季雨水比較豐富，溫度回升比較快，就容易導致蝗災在蝗蟲繁殖區的爆發。
現在，非洲、阿拉伯國家和印度、巴基斯坦正遭受蝗災，距離中國近在咫尺。不過，根據康樂院士的分析：此次蝗災是由沙漠蝗造成的，中國不是沙漠蝗的分布區。因此對我國形成嚴重威脅的概率比較小。
現代科學研究表明，由於蝗蟲的種類比較多，蝗災發生的原因也很複雜，不完全一樣。有的蝗災不僅僅和氣候有關，過度放牧也會導致其發生。
對中國危害很大的是亞洲小車蝗（Oedaleus asiaticus），小車蝗屬在世界上有30多個種，都是歐洲、非洲、澳洲和亞洲等地區的重要草原和農業害蟲。
圖片來源：百度百科
亞洲小車蝗喜歡取食氮含量較低的食物，高氮食物會使它們的大小和生存能力都有所下降。而重度放牧土壤中氮含量枯竭使得植物含氮量降低，為亞洲小車蝗的生長和發育提供了絕佳的機會。
在蝗蟲腿部，有個集結成群的“開關”
環境條件和人為活動導致蝗蟲數量突然增加，這隻是蝗災形成的第一步。下一步還要集結成群，集體行動。
其實，蝗蟲平時都喜歡獨居，隻有突然大規模集群之後才能造成更大的危害。那蝗蟲為何會聚集呢？這也是許多昆蟲專家研究的熱點問題。
英國牛津大學的動物學家發現，蝗蟲後腿的某一部位受到觸碰時，它們就會改變原來獨來獨往的習慣，變得喜歡群居。
蝗蟲身上可能具備某種讓它們集群的“按鈕”，某些觸覺因素使蝗蟲改變習性。牛津大學的科學家對處於獨居階段的沙漠蝗蟲進行試驗，反複觸碰它身體的多個部位，以尋找讓蝗蟲產生集群的按鈕。
結果他們真的找到了，讓蝗蟲集群的按鈕就在腿部的某個部分，當這個部位受刺激之後，它們就會突然變得喜愛群居，而觸碰身體其他部位都不會產生這種效果。在某一自然環境中偶然聚集的蝗蟲後腿彼此觸碰，可能導致其改變習性，開始成群生活，其成員以同一方式大量增加，進而形成蝗災。
那麽，到底是哪些化學信號刺激了蝗蟲的神經係統促使其行為發生改變？
英國牛津與劍橋的研究人員發現蝗蟲的集群受到一種叫5-羥色胺的化學物質影響。平日裏蝗蟲之間彼此嫌棄，一旦它們體內的5-羥色胺水平升高，它們就會摒棄個蟲成見，聚集在一起。5-羥色胺化學物質在蝗蟲大腦中比較常見，如同武林聖火令，可以號召蝗蟲聚集在一起。Michael Anstey及其同時對沙漠蝗蟲體內的5-羥色胺水平進行了檢測，結果顯示：處於集結狀態的蝗蟲體內的5-羥色胺水平比獨處狀態的蝗蟲高出近3倍多。
當蝗蟲具備了上述兩個條件，蝗蟲群會越聚越大，一個數量多達400億隻蝗蟲群一天可以吃掉8萬噸食物，相當於40萬人一年的口糧。在一個地吃光之後，它們就會起飛、遷徙，吃光，再遷徙。飛蝗成群後一般可以遷飛600千米，有些能夠遷飛數千千米，這期間不斷會有新的蝗蟲加入它們，蝗蟲的群體會越來越大，所造成的後果不堪設想!
索馬裏地區奧加登（Ogaden）Shilabo-埃塞俄比亞-一群駱駝正試圖通過蝗蟲的入侵的地區。（圖片來源：聯合國糧食及農業組織）
蝗災能造成多大的影響？
人類與蝗蟲打了幾千年的交道，也留下了不少記錄，可以看到，中國古代對於蝗蟲的記載，就是一部災難史：
《禮記·月令》有“蟲蝗為災”的記載。唐宋以後，造紙術的改進和紙張的普及，為曆史的記載提供了極大的便利，蝗災的記載也越發詳細。
例如，唐貞元元年（公元785年），夏蝗，東自海，西盡河隴，蔽天，旬日不息。所至草木及畜毛靡有孑遺，餓殍枕道。秋，關輔大蝗，田稼食盡，百姓饑，捕蝗為食。
再例如，明成化二十一年（公元1485年），大旱，飛蝗兼至，人皆相食。流亡者大半，時饑民嘯聚山林。太平縣蝗蟲飛，飛蔽天，禾穗樹葉食之殆盡，民悉轉壑。是年垣曲民流亡大半，聚嘯山林。三月，平陽蝗。四月，河南蝗。七月順天蝗。
根據記載，從公元前707年（魯桓公十三年）至公元1907年（清光緒三十三年）的兩千六百多年中，共發生蝗災500餘次。
總之，在中國古時，蝗災可是與水災、旱災並列的三大自然災害之一，蝗災一旦興起，遮天蔽日的蝗蟲大軍可以頃刻間把地理的莊稼洗劫一空，更為恐怖的是蝗災往往在旱災之後而來。古人靠天吃飯，一旦地裏的莊稼沒了收成，接下來便是餓殍遍地、揭竿而起，更有甚者導致亡國滅種。
到了現代，蝗災的影響依然不容小覷。1985～1996年的12年間，東亞飛蝗在黃河灘、海南島、天津等蝗區連年大發生。1985年秋，天津北大港東亞飛蝗蝗群東西約寬30餘千米，波及麵積達250萬畝，是新中國成立以來群居型東亞飛蝗第一次跨省遷飛。1998年，東亞飛蝗的夏蝗在山東、河南、河北和天津等8省發生在80萬公頃以上。1999年，東亞飛蝗的夏蝗在山東、河南、河北和天津等9省又發生80萬公頃以上。
蝗蟲對人類的影響不分國界。2016年俄羅斯政府遭遇了30年以來最嚴重蝗蟲災害，宣布進入緊急狀態。漫天飛舞的蝗蟲從俄羅斯南部經過，一時間日月無光，天地昏暗，猶如世界末日。據報道，此次蝗災造成俄羅斯境內10%以上的農田被毀，受災麵積高達7萬公頃。這其實就是一次蝗蟲大遷徙，隻不過它們的數量過於龐大，經科學調查這些蝗蟲其實來自遙遠的北非。
看似不起眼的昆蟲在遷徙的途中可以爆發出驚人的能量，它們的遷徙不僅僅是完成自己生命的傳承，更能影響到整個生態係統，蝴蝶效應在自然界非常明顯。近年來，科學家發現昆蟲遷徙量大得驚人，僅僅在英格蘭每年昆蟲的遷徙量可以達到驚人的3.5萬億次，重量加起來可以達到3200噸，相當於一艘小型驅逐艦的排水量。如此龐大的生物量放在整個生態係統裏也不是小數目，它們影響深遠。對於生態係統中以昆蟲為食的動物而言，這是一次饕餮大餐；反過來這些昆蟲會對植物的生長造成影響。因此，昆蟲的遷徙不僅僅是自己的事情，還影響到捕食者、獵物以及競爭者。此外，這些昆蟲本身就是一種巨大的能量和營養物質，還有可能攜帶大量的病原體進行轉移，對於整個生態係統的物種循環和能量流動，都有著不同尋常的影響。
在人類的曆史上，那些看似強大的猛獸，如獅、虎、豹，卻並沒有帶來多大的傷害。相比之下，這看似弱小的蝗蟲竟然危害無窮，成為人類曆史性災難之一。看來強弱之勢力，絕非定數，強者未必恒強，弱者未必恒弱。人類需要重視地球上存在的每一個物種，哪怕它看似微不足道。
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