科学家揭秘夜幕下的“迁徙大军”：9.3万亿昆虫飞越东部天空

　　你是否知道，在寂静的夜晚，有一场无声的迁徙正在我国东部的天空中上演？近日，科学家们揭开了这一神秘现象的面纱，一个由9.3万亿头昆虫组成的“迁徙大军”在夜幕下悄然行动！

图源：Youtube website

　　这一研究成果由河南省农业科学院植物保护研究所封洪强研究员团队主导，在国际顶级刊物《美国科学院院刊》（PNAS）在线发表，题为“Massive seasonal high-altitude migrations of nocturnal insects above the agricultural plains of East China”。

　　封洪强介绍，研究团队通过采用昆虫雷达、探照灯诱虫和高空网捕，系统揭示我国东部夜间迁飞昆虫的规模及输送特性。据估测，夜间约有9.3万亿头夜间迁飞昆虫（总昆虫质量有1.5万吨）在我国东部平原区的100~2000 米高度上迁飞，发现该地区迁飞昆虫优势类群为鳞翅目害虫，其数量占比达到76.2%，具有春夏向北输送秋季向南输送特征，但总体趋势为由南向北输送，对我国粮食安全构成威胁。

　　迁徙在动物中非常普遍，景象十分壮观，不仅实现了动物本身跨区域流动，也带来了物质和能量的传送、病原体的传播，对整个生态系统产生深远影响。

　　由于昆虫个体小，迁飞又发生在数百米、甚至2 km的高空，远超出人类肉眼所及的范围。垂直昆虫雷达是一种监测和研究迁飞昆虫的强大工具，能全天候实时监测这些昆虫的迁飞。

　　该研究采用了河南省农科院植保所封洪强团队升级改造的旋转极化垂直昆虫雷达和自主研发的旋转极化垂直昆虫雷达数据分析软件，于2015-2017年在位于中原农谷的河南省0号昆虫雷达野外观测研究站（河南原阳）对夜间迁飞昆虫进行了连续监测，获取了雷达上方每个昆虫的迁飞参数（飞行高度、飞行速度、飞行方向、身体轴向等）和体型参数。

　　研究团队结合河南原阳、河南孟州、山东德州、山东莱州、江苏姜堰的探照灯诱虫和江苏南京江浦、河南原阳的空中网捕数据，估算出了所有迁飞昆虫种群的数量和生物量，并与英国南部地区数据（Science, 2016, 354: 1584）进行了比较，发现我国东部空中迁飞昆虫的密度是英国的5.15倍，生物量是英国的8.02倍，其中较大体型的迁飞昆虫（≥10mg）的数量和生物量分别是英国的37倍和18倍。

　　研究团队还发现我国东部平原区空中迁飞的昆虫还可以通过主动寻找和利用有利的季节性气流来实现远距离迁飞，每年春季（4~5月）和夏季（6~7月）往北迁飞，秋季（8~10月）往南迁飞，但是向南回迁的生物量仅是春夏季向北迁飞的66%，而英国的南北迁飞数量相当。

　　大规模的害虫往北迁飞给我国北方地区农作物生产构成威胁，其迁飞机制和生态效应的进一步解析将有助于提高我国迁飞害虫预测预报水平和应对农业生物灾害的能力。

　　该论文不仅揭示了我国农业害虫迁飞的宏伟场景，同时亦展示了旋转极化垂直昆虫雷达在害虫监测预警方面的应用前景。封洪强研究员潜心研究二十载，升级改造进了旋转极化垂直昆虫雷达，开发了旋转极化垂直昆虫雷达数据分析软件，实现了旋转极化垂直昆虫雷达数据的高频率、高精度采集与自动分析，加快了昆虫雷达在重大农业害虫自动监测中应用的进程，目前该技术已应用到中国农科院植保所、新疆师范大学、南京农业大学、北京市植保站、四川省植保站等单位的昆虫雷达上，与无锡立洋电子科技有限公司合作研发的新型昆虫雷达出口到英国、以色列等发达国家。

　　目前由该团队牵头组建的国际垂直昆虫雷达网已有入网雷达11部。本研究揭示了我国迁飞昆虫的空中规律和迁飞行为模式，证实了我国垂直昆虫雷达技术的可靠性以及应用价值，将进一步推动我国昆虫雷达监测网的建设，促进我国迁飞害虫监测预警技术的升级换代。

　　PNAS是国际顶级跨学科学术期刊，发表的论文涵盖生物、医学、化学、物理、数学、生态学等。在该研究中，黄建荣副研究员为论文第一作者，封洪强研究员为论文第一通讯作者，河南省农业科学院植物保护研究所是第一完成单位，南京农业大学胡高教授和英国埃克塞特大学Jason W. Chapman副教授为论文共同通讯作者。

　　据悉，该研究得到国家自然科学基金（32072414; 31401731）、中原科技创新领军人才计划、河南省科技研究专项、河南省农科院创新团队及杰出青年基金项目的资助。（宋雅娟）

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