气候变化将如何影响昆虫数量?

A child tries to chase away a swarm of desert locusts in Naiperere, near the town of Rumuruti, Kenya, January 30, 2021.
Previous research projects that losses of crops to insects will increase from 10% to 25%.Image: REUTERS/Baz Ratner
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  • 政府间气候变化专门委员会(IPCC)的一份报告探讨了地球正在发生的变化。

  • 这些变化将包括降水的显著变化,以及大气中二氧化碳浓度和全球气温的上升。

  • 其中一些变化预计将增加全球昆虫的数量,昆虫造成的农作物损失预计将从10%增至25%。

新报告政府间气候变化专门委员会(IPCC)——联合国气候变化问题权威机构——发布了一份新报告,揭示了关于地球正在发生何种变化以及这些变化将对未来意味着什么的最新研究。

报告显示,二氧化碳(CO2)浓度和气温已大幅上升,并指出地球可能将在2030年代初期达到关键的1.5℃变暖上限。可能将达到。降水也将发生显著变化——即从云层中释放出的水,如雨、雪或冰雹。

作为一名昆虫学家,我研究昆虫,以及洪涝和干旱等气候变化压力因素如何影响昆虫的食物。我也是一名粮食安全倡导者。洪涝和干旱如何影响昆虫的食物。我也是一名粮食安全倡导者。

这份报告的预测让我思考一个更加温暖、更加湿润的世界将对昆虫、其天敌、植物以及非洲粮食安全产生的众多直接和间接影响。

在整个非洲大陆,近年来出现了其中一些极端情况,表明这是一个多么严重的问题。

例如,在南部非洲,2016年草地贪夜蛾的爆发持续蔓延,原因是降雨量增加和气温升高——这为其繁殖和快速生长提供了理想条件。这些条件还支持了超过70种草地贪夜蛾所取食的寄主植物的生长。

东非还在2019年爆发了一场严重的沙漠蝗灾。由于降雨异常强烈,为蝗虫的繁殖以及数量和体型的增长创造了理想环境,灾情因此蔓延。降雨还支持了为其提供食物的植被生长。

在此,我将深入介绍该报告的一些主要发现,并说明这些变化如何影响昆虫,并间接影响我们。

二氧化碳浓度升高

全球二氧化碳(CO₂)水平已经很高,并且预计将继续上升。虽然CO₂浓度升高不会直接影响昆虫,但它可以改变植物的营养品质和化学成分。这将间接影响食草昆虫。

例如,根据近期研究,CO₂浓度升高会降低叶片中的蛋白质含量和某些氨基酸,从而降低植物组织的营养品质。为了弥补这一不足,食草昆虫会吃得更多。

CO₂浓度升高还可能影响昆虫的发育,导致其数量减少——如在这项关于蜣螂的研究中所见。

气温上升

该报告指出,除非在未来几十年内大幅减少二氧化碳及其他温室气体排放,否则在21世纪内将超过全球变暖1.5°C和2°C的水平。

气温调节昆虫的生理和新陈代谢。气温升高会增强生理活动,进而提高代谢速率。昆虫必须进食更多才能存活,因此预计食草昆虫将摄取更多食物并生长得更快。

这将导致某些昆虫种群增长率上升。由于它们生长迅速,繁殖也会更多。其数量将成倍增长,最终将导致更多的农作物受损。

全球变暖每增加一个程度,区域平均气温、降水和土壤湿度的变化都会加大Image: IPCC:第六次评估报告(AR6)《气候变化2021:自然科学基础》

先前的研究预测,全球气温每升高一度,昆虫造成的农作物损失将从10%增至25%。

干旱与洪涝

气候变化预计将改变降水模式,例如降雨。该报告预计,全球范围内干旱和洪涝事件将增加且更加频繁。这些环境压力因素将对植物生产力、植物化学成分、防御能力、营养品质、适口性和消化率产生影响。

因此,昆虫会取食更多植物,这可能导致更多的农作物受损。

另一方面,降水增加可以为新鲜植被(昆虫的食物)提供支持,并促进昆虫种群积聚。例如,正如沙漠蝗虫所表明的,持续降雨使其能够获得食物、繁殖数量并扩散。草地贪夜蛾的情况也是如此;充沛的降雨支持了其寄主植物的生长。当食物不再是昆虫的限制因素时,其种群将持续增长。

天敌效力下降

所有昆虫都有天敌或捕食者。例如,玉米茎螟——非洲各地玉米的一种重要害虫——拥有多种天敌,如黄颜裸腹茧蜂。这些捕食者可减少昆虫种群数量,并进一步降低使用杀虫剂防治害虫的需求。

捕食者可能以多种方式受到气候变化的影响。例如,它们可能对气温和降水的增加敏感,从而最终导致其数量减少。天敌减少可能导致更多的虫害。一项研究模拟了东非气温变化对茎螟的影响,结果显示其数量增加,而天敌的防治作用有所下降。

此外,由于气候变化,农作物分布范围和昆虫都将发生迁移。为寻找适宜自身生存的环境,昆虫迁移至新的区域,那里缺乏其天敌。这将导致其种群增长,从而造成更多的农作物受损。

更易取食的食物

由于气候变化,极端天气很可能发生。

根据研究,植物若同时遭受双重胁迫,可能对昆虫更具吸引力。这是因为当两种压力因素(例如干旱与食草昆虫取食、洪涝与食草昆虫取食,或二氧化碳浓度升高与高温)同时发生时,它们对农作物的影响可能是相加或协同的。这将导致农作物受损加剧、产量下降。

可以采取哪些措施?

气候变化将影响农业植物及与之相关的昆虫。这些影响错综复杂,但可以肯定的是,病虫害压力将会增加。我们需要加强昆虫监测、预测和建模,以便制定适应策略。

此外,各国应继续开展监测、共享信息,并利用历史数据和建模来预测并应对一个不确定的未来——预计那里的昆虫害虫将更加猖獗,并对农作物生产力和粮食安全造成影响。

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