臭蟲是一種令人唾棄的害蟲,它們會攻擊作物。圖片來源:MATT ROURKE
在一條鄉間小路旁的桃園裡,一位不速之客橫衝直撞。茶翅蝽一直在吞食尚未成熟的果實。這是一種被人鄙視的入侵害蟲,它們能危害果樹和農作物,甚至入侵房屋。一旦被碾碎則會發出刺鼻的氣味。
但在這片由美國羅格斯大學農業研究與推廣中心管理的果園裡,這些盾狀臭蟲是一個研究課題。
這種蟲子原產於亞洲,1998年首次在美國被發現。統計數據估計,僅大西洋中部的蘋果種植者在2010年就因臭蟲損失了3700萬美元。
然而,在桃園,另一個令人驚訝的入侵者在3月到來,而它們可能是臭蟲的天敵。
像許多入侵物種一樣,茶翅蝽在它的新家沒有天敵控制其數量。所以在2005年,美國農業部(USDA)農業科研局(ARS)昆蟲學家Kim Hoelmer及其團隊將戰略轉向經典生物防治:他們前往亞洲找到臭蟲的天敵,然後帶回美國。
在農場和植物園裡,研究小組四處尋找茶翅蝽的卵,並檢查是否有寄生蜂入侵過,這些寄生蜂會把自己的卵注入臭蟲體內,留下幼蟲吃掉正在發育的臭蟲。
非請自來
到目前為止,他們發現的最普遍的寄生蟲是武士黃蜂,儘管有著可怕的名字,但它卻比芝麻還要小。該研究小組將一些武士黃蜂引入隔離設施,並開始測試它是否是一個好的生物控制候選品種。
然而,在2014年,Hoelmer接到了一個令人意想不到的電話。佛羅裡達農業和消費者服務部分類學家Elijah Talamas一直在幫助另一個小組鑑定寄生蜂。他發現武士黃蜂已經出現在這裡。
「這是令人震驚的消息。」Hoelmer回憶道。他花了數年時間在實驗室裡研究黃蜂,以確保一旦被釋放,它能在不傷害本地物種的情況下完成工作。但這些小昆蟲已經在這裡了。而且,基因測試證實黃蜂並沒有從隔離設施中逃出來。
不知怎的,它們自己「移民」了。
在過去幾十年裡,各種各樣未經邀請的生物控制候選物種出現在新的大陸上,包括能殺舞毒蛾的真菌和能吞噬引起過敏的豚草的甲蟲。馬裡蘭州大學帕克分校昆蟲學家Donald Weber說:「這樣的例子越來越多了。」他的團隊發現了第一批美國武士黃蜂。他表示,「我們曾認為天敵到來可能比入侵害蟲要難。但有時,這可能相當容易」。
武士黃蜂意想不到的到來讓科學家和監管者感到不安。這顯示旨在小心控制昆蟲入侵的規則似乎毫無意義。這也促使人們重新審視美國的一些規定。
但是這樣偶然的引入也將研究人員從一些常見的限制中解放出來,這允許他們在試驗田裡檢測生物防除效果,而不是局限在實驗室。現在大約有十幾個美國團隊將武士黃蜂放到農田和果園,看看它們能否打敗臭蟲。
一物降一物
經典的生物控制已經取得了一些不可否認的成功,比20世紀80年代在非洲釋放的南美洲黃蜂,控制住了木薯水蠟蟲。該項目保護了當地一種主要作物,挽救了大約2000萬人的生命,其負責人瑞士昆蟲學家Hans Rudolf Herren因此贏得了1995年世界糧食獎。
但許多生物防除項目也帶來了災難:1883年,在夏威夷釋放貓鼬控制老鼠的行為摧毀了本地鳥類和龜;1935年,被送到澳大利亞的甘蔗蟾蜍未能控制破壞甘蔗的甲蟲,反而殺死了當地的爬行動物、青蛙、鳥類和哺乳動物。
隨著該領域的成熟,許多國家開始嚴格控制生物防除主體的釋放——包括昆蟲、真菌和細菌,並要求研究預測潛在的「非目標效應」。就像Weber說的,「現在人們更有責任感了」。
在美國,研究人員必須向USDA動物和植物健康檢查局(APHIS)提交一份提案。該提案必須包括實驗室數據,以確定候選者是否有可能食用或寄生於目標害蟲以外的物種。隨後,3人專家組對其安全性證據進行審查:該小組由加拿大和墨西哥的代表和一個APHIS官員組成,有時還有美國魚類和野生動物管理局介入。這個過程可能需要數年時間。
但生物體有辦法避開官僚主義。潛在的有益物種很可能會通過國際貿易和旅行等方式到達新大陸,與害蟲前來的方式一樣。加州大學河濱分校昆蟲學家Paul DeBach在1971年的一篇文章中稱這種現象是偶然的生物控制。
而且,這可能是一種恩惠。最近,以入侵的豚草為食的北美葉甲蟲偷偷進入歐洲,從而使許多人免於花粉引起的痛苦。
在20世紀80年代末,一種奇異的真菌——嗜蟲黴開始在新英格蘭地區傳播,它能殺死舞毒蛾的毛蟲。「這是非常令人興奮的。」康奈爾大學昆蟲學家Ann Hajek說。她的團隊曾試圖引入這種真菌,但沒有成功。當然,在它自己到達時,Hajek團隊花了數年時間確保其不會傷害當地的毛蟲物種。「我們很幸運,當地物種基本上沒有受到影響。」她說。
不過,意外的到來也會帶來心痛。瑞士農業和生物科學中心昆蟲學家Tim Haye和合作者花了10年的時間制定計劃,釋放歐洲寄生蜂控制入侵加拿大象鼻蟲。但在2009年,這種黃蜂出現在加拿大魁北克。「我非常失望。」Haye說。
機會還是危機
當然,這些入侵者的到來充滿變數。由ARS昆蟲學家Keith Hopper領導的一個小組研究了將寄生蜂作為抗大豆蚜蟲的生物防除體的可行性,但實驗室測試顯示,它能廣泛寄生在蚜蟲體內,包括一些本地蚜蟲。「我永遠不會把它帶進來。」該項目合作者、明尼蘇達大學生態學家George Heimpel說。
但在2005年,這種蜜蜂出現在賓夕法尼亞州。現在它們已經建立起完善的種群,Heimpel小組正在研究本土蚜蟲種群是否處於危險中。
然而,這樣無計劃的引入也給研究人員提供了機會,創造了Haye所說的一個巨大野外試驗,用來測試關於控制生物的影響。對於武士黃蜂來說,研究人員現在可以得到各州監管機構的許可,啟動一些實驗,包括繁殖和釋放偶然引進的野生武士黃蜂。否則這些昆蟲必須被隔離,直到聯邦監管機構確信它們是安全的。
去年5月的一個晚上,3600隻武士黃蜂湧進了布滿臭蟲的新澤西果園。由羅格斯大學昆蟲學家Anne Nielsen和密蘇裡大學昆蟲學家Kevin Rice領導的一個研究小組,把粘著臭蟲卵的卡片放置在桃樹上以及森林邊緣。他們計劃幾天後收集卡片,看看黃蜂是否冒險進入果園,去消滅破壞桃樹的蟲子。
這些昆蟲是Nielsen於2017年在附近的新澤西果園中首次發現的黃蜂的後代。自2014年以來,武士黃蜂在10個州和華盛頓特區出現,研究人員已經確定了至少3種不同的種類。
也許黃蜂胚胎藏在一艘貨船上的植物的臭蟲卵裡,或者成年黃蜂甚至可能搭上一名毫無戒心的乘客的「順風車」。它們的到來也帶來了許多問題。它們的行為會有所不同嗎?它們會在哪裡聚集和覓食?它們會顯著減少臭蟲的數量嗎?農民是否可以通過調整做法來支持黃蜂——例如,在昆蟲最集中的地方不噴灑農藥?Rice說,探索一個很少被研究的外來物種的基本問題「令人興奮」。
然而,對於美國的監管機構來說,黃蜂的意外到來帶來了一個難題。「這是一個很好的機會,我們可以藉機制定法律,並決定將如何處理這些情況。」負責評估釋放申請的APHIS昆蟲學家Robert Pfannenstiel說,「我們是否會改變已經存在的政策和流程呢?」
無論如何,這樣的到來「令人慚愧」,這提醒人們,人類在塑造環境方面所面臨的限制。「我們對事物的控制比我們想像的要少。」Weber說。(唐一塵編譯)
《中國科學報》 (2018-08-22 第3版 國際)