本文与The Conversation合作发表。
从埃及的圣经瘟疫，到 马达加斯加的一次大规模虫害 （两年前），蝗虫群在历史上屡屡造成混乱。仅一群蝗虫便可覆盖 地球陆地表面的20%，并影响全球10%人口的生计 ，方式是每天最多吞食 200吨植被。因此，了解蝗群如何形成，以及什么能将其打散，至关重要。
但是，要形成一群蝗虫需要多少只？这听起来像是一个糟糕笑话的开头，但理解并控制蝗灾，我们已为此努力了 数千年。如果我们能弄清是什么让蝗虫聚成群，或许就能知道如何阻止它。这正是我们的国际研究团队所尝试做的事，结果已经出炉。答案只有三只。
同类相食的生物
我们的研究，发表在《 Physical Review E》上，采用数学建模探讨了这一问题。我们证明，群中的蝗虫必须能够同时与至少两个邻居产生互动。没有这两个邻居，昆虫便无法重现我们在椋鸟群、鱼群以及蝗群中习以为常的那种引人注目的自发方向变化。
这一发现补充了我们此前关于蝗群为何能如此稳定的观察。通过观察蝗虫在环形场地中的移动，我们发现了一些有趣的行为：少量蝗虫在环上随机移动，而规模较大的群体则开始朝同一方向齐步前进。随后，这些群体会自发转向，朝另一方向前进。群体中的蝗虫越多，两次转向之间的时间间隔就越长，蝗群也越稳定。
我们在数学模型中重现了这一行为，并发现当蝗虫身边没有近邻时，其移动会更加随机。
因此，形成蝗群全在于邻居，但这并不意味着蝗群“睦邻友好”。蝗虫之所以如此关注邻居，是因为 蝗虫是同类相食者。
对于成群的昆虫而言，获取所需蛋白质和盐分的最佳方式，就是 相互吞食。这对任何不留意邻居动向的蝗虫而言，都是坏消息。
在犹他州沙漠中对摩门蟋蟀进行的骇人实验表明， 蝗虫极易受到来自侧面的攻击。迎面而来的蝗群中，侧身朝向蝗群的蝗虫，比头部或后腿朝向蝗群的蝗虫更容易被吃掉。
因此，群体中任何与邻居不成一线的蝗虫都会暴露其脆弱的侧翼，面临更大的被同类吞食的风险。保持与邻居成一线，它们会更加安全，同时也有助于将蝗群凝聚在一起。
打散蝗群
那么，若要打散蝗群，我们是否应通过提供替代食物来减少它们的同类相食倾向？恐怕不然。要以协调一致的方式，为如此众多贪婪的食欲提供充足食物，几乎是不可能完成的任务。这甚至可能助长蝗群的扩张。
相反，我们的研究表明，蝗群对随机性是多么敏感。如果我们能增加蝗群所经历的随机性，即“噪声”，或许就能将其打散。这一思路可用于蝗群管理策略，即利用低空飞行的飞机制造 大气扰动，以干扰蝗虫。
然而，蝗群规模庞大，这也使该方法难以实施。一个典型的蝗群可覆盖 数百平方公里。蝗虫可以 最高可飞至两公里高空 ，甚至有报道称它们能 跨越整个海洋。一个蝗群可包含数千万只蝗虫，每只每天都要吞食与自身体重相当的食物。不过，我们希望通过开展进一步研究，找到利用类似方法更好地打散蝗群的途径。
过去，蝗灾管理策略通常侧重于划设隔离区，具体做法包括 焚烧轮胎以设立隔离区、 用网捕捉蝗虫 或 挖掘壕沟。这些局部措施充其量只能阻止蝗虫抵达某一特定区域，却难以遏止蝗群的推进。
目前，最 常用的防治手段是杀虫剂。无论是从地面还是由飞行器喷洒，都能在相对较短的时间内针对整个蝗群进行防治。然而，这显然引发了一些环境方面的担忧。
或许更有前景的，是所谓的生物防治机制。黄蜂、鸟类和爬行动物等天敌可能被证明 在遏制小规模蝗群方面颇为有效。然而，对于规模更大、已成气候的蝗群，新近研发的靶向微生物生物农药，例如 基于真菌的“Green Muscle”，可提供更大规模的解决方案。
然而，避免蝗灾毁灭性影响的最有效方式之一，是从源头上防止其发生。大量资源被投入于早期预警和 预防性防治策略。蝗虫监测站收集天气、生态状况和蝗虫数量等数据，据此预测繁殖的时间与地点。
尽管做出了这些努力，西非仍遭遇了 2003至2005年间其规模最大的蝗灾之一。冬季寒冷干燥的天气最终使防治机构得以遏止此次蝗灾，但代价约为 4亿美元，而农作物减产损失估计超过该数额的五倍。
控制蝗群绝非易事，蝗群规模越大，任务便越艰巨。因此，预防或许是最佳良方，但这需要高度警惕。请记住，形成一个蝗群只需三只蝗虫。
发表本文并不意味着世界经济论坛认可其中观点。
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作者：Christian Yates，巴斯大学数学生物学讲师。
图片：蝗虫出现在马达加斯加西部Menabe地区的主干道上。REUTERS/Clarel Faniry Rasoanaivo.