近日,美國科學院院報(Proceedings of the National Academy of Sciences)在線發(fā)表了南京農(nóng)業(yè)大學胡高教授團隊與全國病蟲測報體系的合作研究成果《Climate change is leading to an ecological trap in a migratory insect》。該研究成果揭示了全球氣候變化背景下,東亞夏季風撤退推遲導(dǎo)致稻縱卷葉螟在夏末秋初大量遷入長江下游地區(qū)這一“生態(tài)陷阱”。
昆蟲個體小,飛行能力弱,其大規(guī)模的遠距離遷飛必然依賴于空中高速氣流來完成。因此,我們將昆蟲遷飛稱之為“風載遷飛”。我國主要農(nóng)業(yè)區(qū)處于亞洲東部,受季風活動影響顯著,春夏季在夏季風系統(tǒng)控制下,西南氣流由南向北不斷發(fā)展,非常有利于昆蟲大規(guī)模向北遷飛;秋季東亞夏季風開始撤退,昆蟲也隨之能夠向南順利回遷,成為典型的東亞遷飛場。每年,有數(shù)以億萬計的昆蟲在東亞遷飛場進行季節(jié)性的往返遷飛,其中也不乏暴發(fā)性的重大農(nóng)業(yè)害蟲,比如水稻“兩遷”害蟲(稻飛虱和稻縱卷葉螟)等。近年來,全球氣候變化顯著影響了東亞季風的進程、強弱及格局,從而影響昆蟲遠距離遷飛所依賴的空中風場,進而改變昆蟲遷飛格局,但鮮有相關(guān)研究報道。
(A)長江下游地區(qū)稻縱卷葉螟后期燈誘蛾量逐年上升,但田間蛾量逐年下降,從而導(dǎo)致燈誘蛾量與田間蛾量的比值逐年上升。(B-D)燈誘蛾量與田間蛾量比值偏低的年份,盛行偏北風,有利于稻縱卷葉螟向南回遷;反之偏高的年份,盛行偏南風,有利于稻縱卷葉螟從南方遷入長江下游地區(qū)。
本研究系統(tǒng)分析了2000-2023年全國31個站點的稻縱卷葉螟系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)以及相關(guān)的氣象資料。結(jié)果表明,2010年以前,通常在每年8月下旬以后隨著東亞夏季風的撤退,開始盛行偏北風,有利于長江下游以及更北區(qū)域的稻縱卷葉螟開始向南回遷;但近十二年以來,8月中下旬以后偏南風頻率顯著上升、持續(xù)時間顯著延長,這不僅阻礙了長江下游地區(qū)稻縱卷葉螟的向南回遷、導(dǎo)致其滯留本地,還致使大量稻縱卷葉螟在8月下旬至9月上旬期間從更南區(qū)域(湖南、江西等地)遷入該地區(qū)。由于此時長江下游地區(qū)水稻開始進入成熟期、水稻植株已不適合稻縱卷葉螟幼蟲取食,同時隨著溫度逐漸下降、滯留成蟲所繁殖的下一代也難以完成生活史。因此,長江下游地區(qū)成為滯留本地或后期遷入的稻縱卷葉螟種群的“生態(tài)陷阱”,“有來無回”,不利于稻縱卷葉螟種群的維持。
本研究第一作者張詩妍博士說,雖然在全球氣候變化背景下,長江下游地區(qū)成為夏末秋初稻縱卷葉螟“生態(tài)陷阱”,顯著影響了其跨區(qū)遷飛鏈條和繼代繁殖環(huán)節(jié),但由于長江下游地區(qū)依然存在一定規(guī)模的晚熟稻田,成為滯留本地或后期遷入的稻縱卷葉螟種群的集中危害場所,對晚稻生產(chǎn)安全造成了嚴重威脅。
本研究的共同作者之一、全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心測報處處長曾娟博士介紹,稻縱卷葉螟是我國水稻生產(chǎn)上最為重要的害蟲之一,也是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部所頒布的《一類農(nóng)作物病蟲害名錄》中11種害蟲之一。近年來,在全球氣候變化背景下,包括稻縱卷葉螟在內(nèi)的重大遷飛性害蟲的災(zāi)變規(guī)律、重發(fā)時空范圍和暴發(fā)頻次、強度都發(fā)生了重大變化。全國測報體系幾十年如一日、積累系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù),為探究區(qū)域性突發(fā)暴發(fā)規(guī)律、揭示關(guān)鍵觸發(fā)因素提供了科學素材,從而為超前精準預(yù)警和可持續(xù)治理提供了決策依據(jù),值得長期堅持和大力弘揚。
胡高教授團隊長期從事昆蟲遷飛及其監(jiān)測預(yù)警研究。近年來,在國家自然科學基金優(yōu)青項目、面上項目,國家重點研發(fā)計劃課題,江蘇省杰青項目等項目的支持下,一系列研究成果先后發(fā)表在Science(2016)、Current Biology(2019)、PNAS(2021, 2024, 2025)、Global Change Biology(2023)、Annual Review of Entomology(2025)等國際重要期刊上。
該研究南京農(nóng)業(yè)大學農(nóng)林生物安全全國重點實驗室青年教師張詩妍博士為第一作者,胡高教授為論文通訊作者,該研究得到了全國農(nóng)技中心測報處、安徽省植保站、江蘇省植保站以及上海農(nóng)技中心等單位的幫助和支持。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費等項目的資助。
原文鏈接:
Zhang SY, Zhang YY, Yang F, Zhou C, Shen HM, Wang BB, Zeng J, Reynolds DR, Chapman JW, Hu G. 2025.
Climate change is leading to an ecological trap in a migratory insect. PNAS, https://doi.org/10.1073/pnas.2422595122
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