当前位置: 世界杯买球官网» 媒体聚焦

[新京报] 探访天敌中心 这里保存着中国的害虫天敌

文章来源:新京报      作者:周怀宗   点击数: 次      发布时间:2022-08-19

大自然的食物链条中,大部分生物都有着自己的天敌,它们相生相克,保持着生态平衡。这个奇妙的关系,今天正在被不断运用在植物保护,尤其是农业植保中,科学家们利用农业害虫的天敌,去防控那些农业生产中的重大害虫,或者防控外来入侵的害虫,这种方法,即是生物防治的一种——天敌防治。

位于北京北五环外的世界杯买球官网【中国品牌网】有限公司内,有一个“国家天敌等昆虫资源数据中心”(简称天敌中心)。中心在全国设立了100多个站点,对我国天敌昆虫、益螨类及蜘蛛,也包括提供蛋白质来源的昆虫等,进行资源本底、分布及动态的长期监测调查,评价及筛选出优势天敌种类,为农产品的安全生产、政府决策等提供基础数据与服务。

在世界杯买球官网【中国品牌网】有限公司内,藏着一个“国家天敌等昆虫资源数据中心”(简称天敌中心)。新京报记者 王颖 摄

“以虫治虫”,利用大自然原有的资源,去保护人类的劳动成果,为我们提供更符合生态发展、绿色健康理念的食品,是天敌防控的初衷。8月15日,新京报记者探访天敌中心,寻找发生在这里的故事,探寻天敌和害虫之间的争斗史。      

宣传墙上展示着各种昆虫图片。新京报记者 王颖

利用自然资源保护植物

刚刚入秋天渐凉,历经高温热浪的红蜘蛛已蠢蠢欲动了。

世界杯买球官网院子里树木葱茏,不过,几株桃树上的叶子显得有点不正常,叶面上布满白色的斑点,背面则有许多小小的红点,这些红点极小,它们就是叶螨,俗称红蜘蛛,是一种常见的农业害虫,体长只有0.5毫米左右,几乎危害大部分的果树、蔬菜,甚至不少的粮食作物,叶面的白点就是它们吸食枝叶后造成的。

人类的农耕史,也是一部和病虫害斗争的历史,千万年中,人们想出来各种各样的方法,保护农田里的作物,保护我们的食物来源。

现代化以来,随着化学工业发展,高效快速的化学农药,一度成为植保的主要工具。然而,随着时间的推移,化学农药的副作用日渐显现,它对食品安全的威胁、生态环境的影响,已经引起越来越多人的重视。同时,由于抗药性的原因,化学农药对许多病虫害的防治效果,也在逐渐减弱。

叶螨就是其中之一,近几十年来,人们应对这种微小虫子的办法正变得越来越少。寻找新的、高效的、生态的防治方法迫在眉睫。

“其实方法从来没有远离我们,”世界杯买球官网的院子里,天敌中心副主任吕佳乐随手翻开叶片,仔细看了看,指着红点之间一个快速跑动的小白点说,“这里就有一只捕食螨,它是来吃这些叶螨的。”

俗语说,“毒物所在,十步之内即有克星”,尽管并不准确,但也确实描绘了生态链条的某种特征,“一种生物生存的地方,通常也会吸引它的天敌来捕食,天敌防治的方法,就是寻找和筛选那些最适合的天敌,去抑制害虫种群的数量,甚至达到完全控制害虫危害的目的”,天敌中心常务副主任、中国农业科学院世界杯买球官网生物防治中心主任徐学农说。

把食物链搬进实验室

树叶背后的一幕,在自然界中每时每刻都在发生。而在天敌中心的实验室里,也发生着同样的故事。

徐学农领导的捕食螨课题组,有一些特殊的实验室与养虫间,它们组成了一个完整的链条,帮助科研人员进行实验。

这里就是捕食螨研究组。新京报记者 王颖



中国农业科学院世界杯买球官网生物防治中心主任、“国家天敌等昆虫资源数据中心”常务副主任徐学农向记者介绍在保温箱里培养的各种螨。新京报记者 王颖 摄


在一间实验室中,种植着很多豆科植物、烟草等,这些植物很“干净”,没有疾病,也没有害虫,叶片翠绿、长势茁壮。

相邻的第二间实验室中,同样的植物,叶片上却有大量的白色斑点,有些已经干枯,植株萎靡不振,枝叶上布满叶螨,有些茎尖上,叶螨还会汇聚成团,像一个火柴头那么大,这是它们扩散的前兆。这间实验室,主要是用作饲养叶螨,叶螨在植物的茎叶上自由繁殖、畅快取食,没有任何人和生物伤害它们。

第三间实验室中,植物上既有叶螨,也有捕食螨,这里是饲养捕食螨的地方,而叶螨,是它们的食物。

徐学农向记者介绍用植物培养的各种螨虫。新京报记者 王颖

每次进入三间实验室,只能从第一间走到第三间,顺序不能反过来走,“它们都太小了,人很容易把他们带出来,带到下一个环境中。”徐学农说。

另外一间更宽敞的实验室中,七八名学生及科研人员等正在进行实验。一个圆形塑料盒子里,放着几片不那么舒展的叶片,在显微镜下可以看到,密密麻麻的叶螨在不停地爬动,有的地方甚至重叠了好几层。

显微镜下捕食螨在猎食有害螨 。新京报记者 王颖

一只红色的虫子忽然横冲直撞地闯了进来,这是一只智利小植绥螨,是捕食螨的一种,它很快找到目标,将口器插入一只叶螨的身体,随后,智利小植绥螨透明的身体中,可以看到液体不停地从口器吸入,流动到腹部。叶螨不断挣扎,但无济于事,几分钟的时间,这只叶螨就只剩下一张透明的皮。

一只成年的智利小植绥螨,每天可以吃掉十多只甚至几十只叶螨,它们繁殖很快,且对其猎物很专一,是优秀的天敌生物,徐学农告诉记者,经过十余年的捕食螨研发,从基础研究到规模化繁育,再到应用,都取得了长足的进步。在叶螨的防控中“效果很好”。

显微镜下捕食螨在进食有害螨的卵。新京报记者 王颖

天敌防治的历史和今天

在人类和作物病虫害的斗争中,参与者从来都不只有这两方,至少还有作物本身,以及害虫和病菌的天敌在同时参与。

作物会在漫长的演化中,进化出抵抗病虫害的本领,这种本领被育种家利用,育成高抗性的作物品种。而天敌则扮演着控制害虫种群的角色。当然,天敌本身也有自己的天敌,也同样是其他生物的食物。

在传统农业中,天敌一直存在,但人们利用科学方法去分析、筛选,主动培育和规模化释放天敌的历史却并不长。徐学农告诉记者,最早的商业化产品,出现于二十世纪六十年代后期,到今天只有半个多世纪。但最近一二十年来,天敌产业突飞猛进,天敌生产企业如雨后春笋,天敌种类、数量极大丰富与飞升。

赤眼蜂就是典型天敌昆虫,也是最早商品化的天敌昆虫之一。和捕食螨不同,赤眼蜂是一种寄生性天敌昆虫,成年赤眼蜂体长不到1毫米,有一个针状的产卵器,可以把自己的卵,产入害虫的卵中。赤眼蜂卵孵化后,幼虫就取食寄主的卵长大,直到羽化时,才会咬破寄生卵壳,自由飞翔。赤眼蜂的食谱,或者说寄主较为广泛。如稻螟赤眼蜂的寄主有数十种,主要寄主有稻纵卷叶螟和二化螟等,两者均为南方水稻中最重大的害虫,所以,稻螟赤眼蜂在保护南方水稻中优势巨大。玉米螟赤眼蜂,寄主有十多种,主要寄生在玉米螟的卵中,而玉米螟同样是危害玉米的重大害虫。

战斗在无人角落的天敌

科学家们发现的、可利用的天敌昆虫还有很多,比如草蛉,人们可能不知道它的名字,但一定见过它,它体长2厘米左右,通体绿色,有长长的、薄纱一般的双翅,精致、美丽,好像草丛里的精灵,无论在城市还是乡村都可见到。

许多人不知道它存在的意义,它既不咬人,也不吃树叶菜叶,到底是怎么生存的?实际上,这种看起来美丽而脆弱的小飞虫,是自然界里的“厉害角色”,它是吃肉的,而且是一个优秀的猎食者。

草蛉的幼虫并不漂亮,没有透明的翅膀,头尖肚圆,有一对弯刀般的大颚,是蚜虫等害虫的天敌。草蛉的幼虫期只有8-15天左右,而可查的记录显示,每只草蛉幼虫平均一天内可以吃掉上百头蚜虫,被称为“蚜狮”。因此,在今天,草蛉已经被广泛用于农业害虫的防控中。

徐学农告诉记者,科学家们已经发现并筛选出了许多优秀的天敌昆虫,用于不同区域、不同种类的害虫防治中,“比如许多种类的寄生蜂、捕食螨、瓢虫、捕食性蝽、寄蝇等。”

       

植物上培养的螨虫。新京报记者 王颖

        研究天敌昆虫的科研人员,时常会被昆虫复杂而精妙的斗争艺术打动,吕佳乐告诉记者一个关于红环瓢虫的故事。和七星瓢虫等相似,红环瓢虫也是一种常见的天敌瓢虫,主要取食草履蚧,也能取食其他多种蚧壳虫。草履蚧是苹果、桃、梨等果树的重要害虫,也常常出现在城市行道树木上,通常在春季发生,危害极大。红环瓢虫对蚧壳虫类害虫具有极好的控制作用,有时依靠自然发生就可以消灭大部分草履蚧。这得益于它独特的拟态本领,红环瓢虫产卵时,会把自己的卵混到蚧壳虫卵中间,孵化后的幼虫和草履蚧幼虫非常像,这让它可以更方便地取食草履蚧幼虫,直到它长大成虫,才会变成瓢虫的样子。“可惜的是,正因为红环瓢虫的幼虫和草履蚧幼虫很像,农民往往会误以为是害虫,发现之后就打药,结果把它也打死了。所以,还是要加强科普工作、研发更好的天敌产品,在未来尽可能避免这样的情况发生。”她说。

天敌研究从建立“种质库”开始

我国对天敌昆虫的研究起步较晚,产业化发展也较为缓慢。2017年,“国家天敌等昆虫资源数据中心”,也就是天敌中心,依托于中国农业科学院世界杯买球官网成立,天敌中心致力于天敌资源的监测与发掘,助力天敌防治的产业化发展。

徐学农告诉记者,天敌中心的工作,从进行资源本底、分布及动态的长期监测调查开始,5年中,已经收集了大量天敌资源及信息。

“大自然为我们蓄存着种类丰富的天敌,天敌名录里告诉我们,何时何地可采集到何种天敌。”徐学农说。

此外,在天敌中心还有一间特殊的种质库,保存着来自全国各地的天敌资源。它们储存在无水酒精中,在零摄氏度到零下四摄氏度的冷库中保存,这种方法,可以让天敌昆虫保存数十年,仍可以提取DNA,进行分子生物学的研究。

吕佳乐在低温储藏室,这里存储着来自全国各地的昆虫样本 。新京报记者 王颖

“这是一项百年工程,”徐学农说,“天敌研究是一项基础性、长期性的工作。中心在开始之初,大量的工作都集中在采集、监测方面。如果我们不知道自然界中的天敌昆虫资源本底,也就不知道哪些昆虫能够帮助我们防治病虫害,天敌防治也就无从谈起。国际上天敌昆虫研究起步早的国家,也是在持续多年的基础性工作之后,才开始大量出现优秀的成果和产品。”

采集和监测昆虫是一件漫长而复杂的事情,江苏盐城观测试验点的科研人员孙星星,几乎每天都要在试验基地、农田、保护区内采样、监测。他告诉记者,昆虫采样的方法有很多种,常态的采集方法包括使用马来氏网采集、扫网采集、陷阱采集、灯诱、性诱等方法,马来氏网是最常用的方式之一,这是一种类似小帐篷式的网,顶上呈斜坡状,越来越窄,顶端有一个开口,开口处挂着酒精瓶,因为昆虫往往只往上方爬,所以会一直爬到顶端,掉到瓶子里,定期收回即可。

江苏盐城观测试验点的科研人员孙星星(左一)和同事,几乎每天都要在试验基地、农田、保护区内采样、监测。受访者供图

除了常规采集,还有针对性采集,比如针对某种害虫,或某种天敌的采集。有些天敌很难采集,它们本身非常小,还有一些是寄生的,会把卵产到害虫身体中,更难发现。

相比采集,监测的难度更大,昆虫种群发生是动态的,即便是特定区域,也总是在变化,“某个区域中,哪种天敌去年多了,今年又少了,原因是什么?从时间维度出发,要找到天敌变动原因,如果是非正常的变动,甚至某种天敌朝向灭绝的边缘,还要及时干预,提出预案。”徐学农说。

在进行监测的这些年中,有没有昆虫灭绝呢?至少现在还无法判断,“到目前,本底的调查尚未完成,我们连有哪些种都还没完全弄清楚,也就不可能知道是不是有灭绝的。”

不过,几年的监测和采集中,大量样本经初步的分析整理,已经发现了一些新的天敌,比如在云南,发现了三种新的瓢虫,江苏也发现了新的蜘蛛种类。“这些新的发现,为我们增加了可利用的资源。”徐学农说。

复杂的生态链中,天敌研究并不容易

更丰富、更周全的昆虫资源,为天敌昆虫的分析、研究,产品的研发提供了基础。徐学农告诉记者,在捕食螨课题组,已经研发了数种捕食螨产品。

天敌中心保存部分商品化的产品,产品的外观基本上都是一个个直筒形的塑料瓶,里面装着捕食螨及承载它的基质,每个瓶子可以装数千头捕食螨,这些产品在全国多个地方已经用于农业生产,“效果很好,尤其在相对封闭设施农业及果树生产环境中,可以起到有效防治害虫的作用”,徐学农告诉记者,在北京,已经有很多种植草莓的温室大棚,开始使用捕食螨产品。

捕食螨产品。新京报记者 王颖

之所以在设施农业中效果更好,是因为设施农业的生产环境更加简单和稳定,徐学农告诉记者,天敌昆虫的选择、研发、释放,并不是简单的只考虑捕食和被捕食的关系,“我们定义害虫、益虫,只是站在人类利益的角度去判定,但实际上,它们在食物链中,远不止是猎食者和被猎食者那么简单。大自然是无比复杂的,每一个在大自然中的投入品,都可能引发无数直接、间接的连锁反应。猎食者本身也是被猎食者,我们定义的害虫,只是因为它危害了农作物,与我们争抢食物,但在生态链中,它们很可能还有别的作用。”

吕佳乐讲述了另外一种现象,天敌之间也会厮杀和争斗,她说,“比如蜻蜓,大家都知道是益虫,那么我们一个环境中投放更多的蜻蜓,会不会让害虫消失得更快更彻底?其实未必,人为投放蜻蜓之后,新的蜻蜓有可能和原有的蜻蜓先厮杀一场,确定各自在食物链中的位置,胜者为王,败者死亡,结果蜻蜓的数量很可能不会变多,种类更有可能减少。类似的现象还有很多,许多天敌可以有效控制害虫,但食物变少的时候却会自相残杀。”

天敌防控的本质,是“以虫治虫”,向大自然学习,在自然中获取保护农作物的资源,但同样需要注意的是,农田并不是大自然,向大自然学习,并不意味着让农田变成自然环境,徐学农说,“这也是天敌研究的难题之一,在自然界,或者在林区,环境是相对稳定的,生态链也相对稳定,害虫取食植物,天敌取食害虫,维持相对平衡。但农田不一样,首先,农田作物单一,缺乏多种昆虫生存的基础,比如一些寄生蜂,需要取食花蜜补充营养,这就需要在农田周边种植可开花的植物。其次,农田里的很多作物成熟收获后,地里变成光秃秃一片,环境立刻大变样,生态链自然也随之大变样,害虫可能没了,天敌也存活不了。其三,人们对农田效益的要求不同,和自然界也不一样,自然界有一些害虫不要紧,反而有可能有助于生态平衡,但农田追求更高产量,追求没有害虫,所以我们使用天敌防治的方法时,也必须考虑这个因素。”

防控外来入侵生物,本土天敌也可行

“通过生物防控、天敌防控,我们的农业生产,会更加绿色健康,这是毫无疑问的,所以天敌防控的未来无限广阔,尤其是当前,消费者对农产品安全的要求越来越高,对绿色、有机农产品的需求越来越大,天敌防控的应用前景也会越来越好。”徐学农说。

天敌防控在生态发展、保障食品安全等方面都有重要意义。除此之外,在保障粮食安全方面,也同样意义重大,比如对外来入侵物种的防控。

外来物种,尤其是外来的农业害虫,一旦出现入侵,就可能造成巨大的损失,比如2019年草地贪夜蛾入侵我国。研究发现,入侵的草地贪夜蛾可以危害玉米、高粱、甘蔗、谷子、小麦等多种作物及杂草。

在此之前,我国科学家及植保体系已经进行了长时间的跟踪与监测,在入侵后快速响应,制定和推广防治方法,并在极短的时间内发布防治手册,其中就有包括天敌防治在内的多种防控方法。目前已经在云南、广西等地,找到了数种类草地贪夜蛾的本土天敌昆虫。

相关阅读——

有超级害虫,未来会有超级天敌吗

数十年天敌防控的研究和应用,有可推广的天敌产品,并不意味着天敌昆虫的研究已经足够成熟,“我们的天敌研究,很多方面还处于起步及刚开始发展阶段。”徐学农说。

天敌都有其特定的食谱,有的食谱窄,有的比较宽。但有的农业害虫,可食的作物却多种多样,有的甚至多达数百种。比如棉铃虫,虽然看起来像是棉花中的害虫,实际上,它可以危害30多个科200多种植物。再如烟粉虱,可以危害600多种植物,这些食谱极其广泛的害虫,也常被称为“大害虫”或“超级害虫”,是农业生产中的大敌,稍有不慎,就可能造成严重的损失。

有超级害虫,有没有“超级天敌”呢?

随着分子生物学的发展,许多昆虫的全基因组测序已经完成,未来是否有可能通过人工培育,育成一种食谱更广泛的天敌昆虫,以此控制更多的害虫?

“有这样的可能,但从目前看,或许并不是一个很好的选择”。徐学农说,“我们对昆虫的了解还太少,我们不知道自然环境中,究竟有多少种昆虫,不明了它们各自承担着怎样的角色与功能。假如我们培育出一种超级天敌,它可能消灭更多种害虫,但这必定会引发一系列连锁反应,这种反应是怎样的,我们能够在使用它之前弄清楚吗?或许可以,或许不可以,大概率是不可以。这就好像制造了一种超级毒药,我们想使用它,假如我们有解药,当然很好,但大概率是没有解药,那时候还敢用吗?此外,从生物多样性的角度出发,培育这样的天敌也不是好的选择”。

向自然学习的天敌防控,无疑是生物防控、绿色防控主要的方向之一,在生态发展的未来意义重大。但这将是一个漫长的过程,也是一个必须要谨慎和有敬畏感的过程。当然,在天敌研究的起步阶段,这样的选择或许还很远。


       新闻链接:https://m.bjnews.com.cn/detail/166087724914210.html?shareuser=156385694416363