一项刊登在《国家科学评论》上的研究,揭示了二氧化碳对棉铃虫产卵行为的调控机制。
福寿螺粉红色的卵块
动物世界里,有一套精密导航一样的繁殖机制。可当气候变化这个“大干扰”来了,这套导航系统的信号就开始乱套了。气候变化可不是温度计上那几个简单的数字,它已悄然改变众多动物的生命密码。
二氧化碳干扰虫虫们的“生殖导航仪”
棉铃虫是危害多种作物的农业害虫,它们就像有“产卵指南针”一样,依靠植物释放的二氧化碳来选择产卵的地方。2025年7月,《国家科学评论》上发表的一项研究,揭开了二氧化碳浓度上升,干扰棉铃虫产卵行为的秘密。
棉铃虫嘴巴旁边下唇须里有三个特殊“小卫士”(味觉受体),能感知二氧化碳的浓度变化,然后专门挑二氧化碳浓度高的嫩叶产卵,以让它们的宝宝有更高的存活率。
可研究人员模拟未来气候情景后发现,当二氧化碳浓度升高到1000ppm时,雌棉铃虫就不再喜欢在嫩叶上产卵了。而如今大气二氧化碳的浓度,已从工业革命前的278ppm升到420ppm,导致棉铃虫的“产卵导航仪”出现故障,棉铃虫就像迷了路一样,找不到产卵的好地方,原本对幼嫩叶片的产卵偏好显著降低。
菜粉蝶也未能幸免。当环境中二氧化碳浓度升高时,原本能轻松找到十字花科植物嫩叶产卵的菜粉蝶,常常会在一些老旧、营养匮乏的叶片上产卵,导致幼虫孵化后,因食物不足而大量死亡。
除了棉铃虫和菜粉蝶,科学家还发现,一些果蝇在二氧化碳浓度升高的环境中,交配行为也受到影响。原本雄性果蝇会通过感知雌性果蝇释放的信息素来寻找配偶,但在高二氧化碳环境下,它们的嗅觉系统变得迟钝,难以准确识别信息素,导致交配成功率降低。
气温也是“捣蛋鬼”,干扰动物繁殖信号
北美帝王蝶每年秋天都会开始一场史诗级迁徙,此时,它们会进入“休眠”状态,暂停繁殖,好节省能量,完成这场远途飞行。但2025年8月英国《皇家学会开放科学》的研究发现,越来越温暖的秋天,把这个精密机制给破坏了。
研究人员把野外抓来的帝王蝶放在23°C(模拟暖秋)和19°C(正常秋温)的环境里。结果让人大吃一惊,放在温暖环境里的帝王蝶提前结束“休眠”状态,在迁徙路上就开始交配产卵。
“一旦决定开始繁殖,生命就像倒计时一样,开始读秒了。”生物学家介绍,这些提前繁殖的帝王蝶可惨了,漫漫迁徙路上,根本没有宝宝爱吃的乳草属植物,很多幼虫饿死了。
更糟糕的是,研究人员对帝王蝶长期观察发现,经历过温暖迁徙期的帝王蝶,越冬时死亡风险增加28%。雄性帝王蝶在温暖环境里身体也越来越差,死亡风险激增88%。
极端天气的日益频发,也给迁飞性害虫递上“入场券”。持续高温低湿的环境,恰是玉米红蜘蛛繁殖蔓延的“温床”。在高温干旱条件下,红蜘蛛10天左右就能完成一代繁殖,虫口数量呈几何级数激增。
玉米红蜘蛛学名玉米叶螨,一年可发生多代,主要危害玉米、棉花等作物。它体型微小,常隐匿于叶片背面,以刺吸式口器吸食汁液,致使叶片出现黄白色斑点,严重影响玉米的产量与品质。
如果一种迁飞性害虫爆发,那影响的绝不是一地一域。在气候变化的大背景下,病虫害的传播,正呈现出跨界新趋势,不少入侵物种得以进入从前难以抵达的区域。
气候变暖虫作乱,外来物种迅速上位
气候扰动形成的新环境,也给了外来物种趁虚而入的机会,它们迅速占领生态位,频繁闯入田间地头捣乱。
“最近总有人打电话来,说河边冒出来好多福寿螺,繁殖速度仿佛开了挂,我们也很头疼。”在近日举行的长三角植物保护高质量发展研讨会上,上海市农业科学院生态环保研究所副所长袁永达“叹起了苦经”。
随着全球变暖加剧,暖冬延长了外来入侵物种福寿螺的繁殖季,夏天频繁的降雨也提升了其存活率。在南方一些河道、湖泊、湿地和公园内,福寿螺的粉红色卵块形似桑葚,附着在裸露的石头及水生植物茎秆上,就像一群怪物在入侵前设立的“前哨站”,这是福寿螺在日益变暖的世界里发出的繁殖“宣言”。
卵块孵化后,这群“粉色大军”便倾巢而出,啃食水稻幼苗、菱角等水生植物根部,农作物都遭了殃。
福寿螺原产于南美洲,20世纪80年代作为食用螺被引入中国。后来因其口味不佳并携带寄生虫,被养殖户弃养。随后,福寿螺凭借能游能爬、能生又能吃的特长,迅速扩散到江河、稻田等水环境。
福寿螺的繁殖能力惊人,一枚雌螺受精一次,可连续排卵多次,每次产卵几百粒,一年内可产卵约1万粒,而且孵化率在90%以上。2022年,福寿螺被列入我国《重点管理外来入侵物种名录》。
更令人担忧的是,福寿螺是一种人畜共患的寄生虫病中间宿主,一只福寿螺中,至少含有3000条寄生虫,多的高达6000条,让人“谈螺色变”。
“物候错配”的潜在危机,悄然逼近更多物种
自然生态大大小小的物种之间,犹如一个个精妙的齿轮,彼此依存。随着全球气候变暖的加剧,一场名为“物候错配”的潜在生存危机正悄然逼近,打破了原本自然和谐的生态节拍。
有研究表明,全球范围内,大于80%物种的物候期,每十年提前或延后2.3天—5.1天。而物候期的提前或延迟,可能引起其他物种入侵和群落结构变化。
以食虫鸟类为例,当春天来临,昆虫大量繁衍。此时,恰好是食虫鸟类的繁殖期,雏鸟破壳而出。这种精准的匹配,是大自然长期演化的结果。
然而,气候变暖正在打乱这一节奏。由于昆虫一年可以繁殖好几次,多代繁衍让它们能快速适应变暖的环境。但鸟类大多一年只生一代,繁殖周期相对固定,对气候变化的适应速度,远不及昆虫,这就导致了“物候错配”的发生。
“气候变暖时,昆虫的高峰期提前到来,而鸟类的繁殖期却难以同步调整。结果就是,当小鸟出壳时,昆虫数量已过了高峰期,雏鸟无法获得足够食物,这导致它们的存活率下降。”复旦大学生命科学院马志军教授说,许多研究发现,“物候错配”引起雏鸟死亡率明显上升,直接导致鸟类种群数量减少,进而可能影响整个生态系统的平衡和稳定。
已有多项研究表明,气候变化对动植物造成的危害可能比我们想象的要复杂和严重得多。世界气象组织特别报告指出,因为气候变化,全球99%的珊瑚礁很可能在本世纪末前消失。此外,极地高温加剧了冰层融化,加速了极地物种灭绝。
而对绝对大数龟类和爬行动物来说,决定性别的因素并非基因,而是孵化时的温度。有调查显示,由于全球温度升高,使得大堡礁上的绿海龟几乎只剩下母的了。研究表明,幼年海龟中有99.1%都是雌性,亚成体海龟中的雌性比例更是高达99.8%。
当我们谈论气候变化时,切莫认为它只关乎未来——无数小生命早已暴露于危机之下。试想一下,微小的昆虫尚且难逃二氧化碳的“迷魂大阵”,人类又如何能独善其身?一个健康的环境保护与减灾机制建设,是我们留给所有生命的共同承诺。
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