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蝗虫暗语
央视国际 2004年10月14日 16:54
有人说昆虫是人类争夺本行星统治权的主要竞争者，这话虽然夸张了一些，但是昆虫对于人类生活的影响的确是太大了，尤其是有害昆虫。全世界为害庄稼的害虫约六千多种，像我们熟悉的粘虫、蝗虫、稻螟虫、棉蚜虫等等，都是重要的害虫，这其中又以蝗虫的危害性最大。它毁坏人类的农作物，常常使水稻、玉米、小麦等作物绝收，被称为“无烟的火灾”，是人类的大敌。人类憎恨蝗虫，又常常感到无限的恐惧或无奈；人类很早就对它们发动战争，但又常常束手无策。
蝗虫与人类之间的较量几乎贯穿了整个社会发展的轨迹，在我国刚刚有文字出现的时候，就有关于蝗虫的记载，这是甲骨文中的“蝗”字，在众多的农业害虫中，蝗虫一定是给古人留下了难以磨灭的印象，所以才率先被古人以文字警示。从有文字出现到现在，记载下来的蝗虫灾害就有八百多次。
在天津市的大港区，设有渤海湾蝗虫生物防治实验中心，这个中心同时也是防止蝗虫危害北京和天津两地的防蝗站。在离防蝗站不远的地方，就是大港水库，这里有三十多万亩河滩、荒地、河道，是蝗虫非常喜欢的地方，适合蝗虫产卵生长。防蝗站的站长谢志庚经常要到这些地方，监测蝗虫的数量。像这样的工具叫样方，合围起来的面积就是一个平方米，在这么一平方范围内监测到的蝗虫数量是决定是否进行除治的重要标准。严格来说，如果一平方米范围内蝗虫的数量有两头以上，防蝗站就要采取一定的措施，减少蝗虫的数量了。
在人与蝗虫的最初较量中，人类的办法并不多，面对铺天盖地的蝗虫，人们手举树枝和农具，扑打着蝗虫。
人工扑打是在蝗区里面挖一条沟，然后把蝗虫引到沟里面，然后用土埋，用火烧，就是这些方法，比较原始的方法。
但是蝗虫的庞大数量往往会最终获得胜利，当这样的时候来临时，人们只能用求神的方法希望蝗灾退去。这种情况一直持续到二十世纪初。
到了二十世纪三十年代以后，主要用化学农药防治，化学农药防治虽然是很有效的可以把蝗灾控制住，但是仍然产生了一系列的副作用。
化学农药的使用虽然快速的杀死了蝗虫等农作物害虫，但是那些以蝗虫为食的动物们也因为农药的使用而被大量杀死，这是一个玉石俱焚的防治方法。严重的结果就是导致生态平衡被破坏，环境被污染，人畜中毒的事件时有发生。
据世界卫生组织报道，发展中国家的农民由于缺乏科学知识和安全措施，又无较 好的医疗设施，每年有200万人农药中毒，其中有2%死亡，平均每分钟就有28人中毒， 每17分钟就有 1人死亡。原本消灭蝗虫这类害虫的有效农药，反而毒害人类自己的生命了。
因此我们说，解决蝗灾最好的办法，一方面是可以消灭它的整个种群数量，另一方面，我们可以保持它存在，处于不危害的状态就可以了，基于这个考虑，我们说能不能找到一种办法来符合这个目标。
时至今日，我们与蝗虫的较量走向一个新阶段，就是用生物仿生的方法防治蝗虫。蝗虫的种类很多，在我国境内的蝗灾主要是一种蝗虫造成的，这就是东亚飞蝗。
造成中国蝗灾的最主要害虫就是东亚飞蝗，它造成蝗灾的最主要特征就是群集和迁飞。
蝗虫的群集习性让蝗虫可以由一个个体聚集成一个大的集团，这个集团的个数从几百个，几万个到几十万个，甚至几百万个，集团所到之处可以把所有的庄稼吃的只剩光杆。集团越大，危害也就越大。吃完一处，它们会飞到另外一个地方，继续吞吃所有的作物。
如果我们能够把群集和迁飞的行为控制住，那么蝗灾在很大程度上就可以避免了。
如果可以控制住蝗虫的群集习性，也就是不让它们聚在一起，那么蝗虫就不具有灾害性，单个的蝗虫，或者是小群体的蝗虫只能是为上一级的生物链提供食物，并不会成为危害作物的元凶。
在中国农业大学深处的一处院落里，一项运用生物仿生理念作为治理蝗灾新途径的研究正在悄悄进行中。控制蝗虫的群集习性是这项研究的主要内容，要做到这种控制，对蝗虫的了解就需要进入另一个层次了。分散各处的蝗虫是如何聚集到一处的呢？它们又是如何相互联系的呢？
人可以凭声音和其他的通讯工具来交流，但是无脊椎动物，特别是节肢动物里的昆虫类动物，它听力也不发达，视觉也不发达，它们之间的通讯主要是靠空气中的化学信号，我们叫化学信息素。
自然界中众多昆虫相互之间的联系主要是依靠自身散发出的化学信息素，这些化学信息素实质上就是一些气味分子，昆虫的行为就是通过不同的信息素决定的。并且不同昆虫之间散发出的信息素都是不一样的。
实质上所有物种的信息素都是不一样的，就像每个人的指纹都是不一样的，因为信息素实质上是种间隔离的一个最重要的屏障，是种内通信最主要的工具，它是不能让其他物种对它的这个信息素发生反应的。
蝗虫的语言就是这种叫做信息素的气味分子，并且它有接收这种分子的独特机制。这就像好莱坞的大片《风语者》一样，美军部队因为有独特的通信密码，敌方无法破译，所以美军的行动处处抢得先机。人类如果可以了解蝗虫之间是如何互通信息，聚集在一起的，那么就会在与蝗虫的较量中占得上风。
如果我们能找到这种化学信号，并且明白这种化学信号的接收机制，那我们就能够人为地切断这条通信途径，切断这条途径，它当然就没有办法群集了，它就不可能成个团伙了。
部队接收信号的装置是无线电，而蝗虫也有接收外界信号的装置，这就是它的触角，
不同的是天线接收到的是无线电波，而触角接收到的是气味分子。
在英文里，“触角”这个单词有两个意思，一个是节肢动物头部一对可以活动的感觉器官；另一个意思是发射或接收无线电波的金属装置，就是天线的意思。在无线电发明之后,通常又会使用这样的金属杆作为接收天线, 因而也模拟地利用了这个词义作为技术装置的名称.无线电天线是用于发射或接收无线电波的装置,昆虫的触角是一种感受物理和化学刺激的器官, 几乎毫无共同之处. 我们可以理解无线电通过天线收到广播节目，可是，蝗虫的触角又是怎么接收空气中的化学信号呢？
中国农业大学的张龙教授把蝗虫的触角拿到电子显微镜实验室里进行扫描，在电子显微镜下，蝗虫的触角看起来那几乎是另外一种东西了，在被放大了一千倍之后，触角已经不像在正常状态下看到的那么光滑了，实际上，触角的表面布满了鳞片和各种各样的突起物，这些突起物叫做感受器，蝗虫触角上的感受器有四种，这些感受器的功能各不相同。这种毛形感受器是用来感受性信息素，因此，科学家曾经怀疑蝗虫是由于互相散发性信息素而聚集到一起的。因为在自然界中，性信息素是能把其他个体吸引过来的重要化学信号，而许多昆虫聚集的目的都是为了要进行交配。
但是在东亚飞蝗，目前我们研究的情况来看，它是没有性信息素的。它和其他鳞翅目类的害虫不一样，鳞翅目类的害虫，性信息素是非常关键的。
没有性信息素，难道东亚飞蝗不需要进行交配吗？显然不是，数量众多的蝗虫正是大量繁殖的产物，不需要性信息素就可以找到配偶的秘密就在于这种大量聚集在一起的形式。
雄的雌的都能把它聚集过来，所以在寻找配偶的过程中就很方便了，就没有必要再去分泌一种性信息素了。
正是因为在这样一种密集的状态下寻找配偶非常容易，因此东亚飞蝗也就不再分泌性信息素，所以它们聚集行为的产生显然还另有原因。
对蝗虫触角的观察仍然是研究的一个重点，在触角上，除了感受性信息素的毛型感受器外，还有刺形感受器，它的主要功能是感受味觉，相当于人类的舌头，可以感觉到是甜的还是咸的。腔锥形感受器可以感受绿色植物的气味，就像人的鼻子一样，能够闻到香和臭。有了这两种感受器，蝗虫才能找到它最爱吃的绿色植物，每天吞食自己体重两倍的食物。四种感受器中的最后一种是锥形感受器，它是用来做什么用的呢？
对于东亚飞蝗来说，它有着自己独特的交流语言，蝗虫聚集在一起一定有着特定的暗号或者信息，找到这些信息暗号至关重要。但是蝗虫不仅仅可以释放出一种信息素，它可以释放出多种信息素，并且每种信息素的作用都不一样。
它的虫粪、它的虫体、还有它的卵壳上都可以产生一些信息素，这些信息素就可以引起蝗虫的行为。
那么，可以让蝗虫聚集在一起的化学信号是从哪里产生并发散出来的呢？
首先我们在田间跟踪观察的过程中就发现，特别是晚上，非常明显，就是蝗虫它能够聚集在粪便多的地方，它的团伙就比较大，粪便少的地方就散散的几个或者是很少，或者几乎就是没有。
蝗虫的粪便颗粒很大，常常会在身边排泄出许多粒，这让专家们产生了兴趣，粪便中难道有什么秘密吗？
植被比较高的情况下，因为粪便一般是落在地上，它（蝗虫）往往不落在植被上，它落在地上，聚集在这里，所以从这个现象上我们就判断有可能，粪便里面能够挥发出化学聚集物质，把蝗虫聚集在一起。
为了证实蝗虫的粪便中确实存在有可以把蝗虫聚集在一起的化学成分，石旺鹏的科研小组收集了一些蝗虫的粪便，这个工作并不困难，贪吃的蝗虫几乎是一边进食一边排泄的，之所以用锡箔纸收集粪便，是为了不让粪便接触到木材等其他材质的物品，以免粪便中的化学成分流失。
蝗虫的粪便先被溶解在水里，再进行过滤，经过一定的处理之后，粪便中的化学成分被分离出来。这么精心的处理粪便，专家们用心良苦。
实际上就是破译它们的通讯密码，然后利用这个密码来防治它，就是破译它的化学密码。就像我们人类的电子通信一样，你能破译这个密码，就能够控制它。
我手里拿着的这根管子叫做Y形管，其实我倒是觉得应该叫成我们汉字里的丫形管更合适一些，这个管子是用来测定粪便里能否散发出吸引蝗虫的化学信息素，还有就是如果把蝗虫吸引过来了，它能不能停留，能停留多长时间，来了以后会不会马上就走掉，用这个实验都可以测定出来。
实验用的蝗虫被放入Y形管的一端，在蝗虫的前面只有两条通道了，一条通入的是粪便中分离出的化学气味，一条就是正常的空气。利用架在实验箱中摄像头，石旺鹏教授观察着蝗虫的一举一动。
它就会沿着从低到高的浓度去寻找气味源，最终找到源头为止。实际上Y形管的原理就是这样。
实验箱中的蝗虫在岔路的地方稍微迟疑了一下，但它马上就选择了有粪便化学气味送出的那个管子爬了进去。粪便中确实存在有能够散发出吸引东亚飞蝗聚集的化学气息，专家们把这种化学气息叫做聚集信息素。
第四种感受器，也就是锥形感受器，它的主要功能就是用来感受聚集信息素。有了这种感受器，蝗虫就可以接收化学信号，由一个个体聚集成几万个，几十万个，甚至几百万个，然后进行统一行动。
对东亚飞蝗通过信息素相互联系的研究到这一步似乎是很圆满了，可是，在看到感受器的内部结构时，专家们发现了一个很奇怪的问题。
这张示意图就是蝗虫触角上感受器的内部结构图，这里面真正能够传导化学信息到达蝗虫神经中枢的是这个叫树突的东西，但是在树突与感受器的外壁之间充满了水质的液体，叫淋巴液。要知道，粪便散发出的聚集信息素是一种气味分子，它是不亲水的，也就是说，它不可能自己穿过这个淋巴液传送到树突上去。这不是个很好理解的问题，让我们想像一下，有一个四面环水的小岛，岛上有金银财宝，我只有到了岛上才能拿到这些金银财宝，可我不会游泳。但是，最后我拿到这些金银财宝了，我怎么拿到的呢？专家们感到奇怪的也就是这个不会游泳的气味分子是怎么通过这层淋巴液，到达树突的。专家们觉得，这里面一定还隐藏着一个真正的信号接收者。
在观察中，张龙他们发现四种感受器的淋巴液中都有大量的蛋白质，这些蛋白质有什么作用呢？专家们想要把它们分离出来。
我们想它既然有，那么是不是能够纯化提纯出来，纯化分离出来，那我们就大量饲养蝗虫。
专家们开始大量饲养蝗虫，想通过拥有大量的蝗虫触角获得蛋白质，班丽萍博士负责这一工作的具体实施，不过，这一想法实现起来困难相当大。
蝗虫触角我们知道它很小，它本来就很小了，而蛋白在触角中的含量也不能算是很高，只能算是微乎其微的一部分。
为了分离出触角中的蛋白质，专家们做了大量的实验，每次实验都会有三百多头蝗虫为科学献身。但是，由于蝗虫身体的各个部位都存在有蛋白质，要想知道触角中的蛋白质是否和身体其他部位的蛋白质不同，就得进行对比。班丽萍博士把蝗虫的触角、足、翅都一一剪下来，分别研磨碎了，进行一定的处理，把触角、足、翅等部位中的蛋白质都通过化学处理一一分离出来，然后进行对比，这个方法果然起了作用。
这个蛋白，大家都有，它可能就是一个执行普遍功能的蛋白，但是在触角中有这么一类蛋白，它特异存在着，是别处身体部位所没有的，只有触角中有，我们知道触角主要是用来感受外界化学信息的，所以我们就可以推测出这种蛋白很可能和感受外界环境或者信息素刺激有关系。
正是专家们找出的这种蛋白质把不会游泳的气味分子的带过水质的淋巴液，传递给蝗虫的神经中枢，这才引起了蝗虫的聚集行为。因此专家们把它叫做气味分子蛋白。
东亚飞蝗相互联系的暗语就是从粪便中散发出聚集信息素，再用触角中的气味分子蛋白接收，依靠这种通信方式，集结成大规模的群体，造成危害。在我们的节目里，这个研究过程只有二十多分钟的时间，但是对于张龙、石旺鹏这些专家来讲，却用了 8年，而且这个研究还在进行时当中，将来专家们会仿制聚集信息素和气味分子蛋白，人工制造蝗虫的通信密码，那时，我们就可以任意控制蝗虫的数量了。
揭示蝗虫成群的秘密，破译它们之间通信的密码，这些都是为了能够掌握东亚飞蝗本身的生物特性，用生物的方法切断它们之间聚集的途径，减少用化学农药对蝗虫进行灭杀的副作用。在大港防蝗站，如果蝗虫大面积爆发，最有效的方法就是用飞机喷洒农药，但是谢志庚站长认为这种方法还是有一定的副作用。
因为有些地方的水源，比如说大港水库，它是一个水源，供天津市喝水的地方，那么采取化学防治的话，势必把水源污染了，那么就影响人们喝水了，所以我们要尽可能采用生物防治的方法。
破译了东亚飞蝗聚集的通信密码和接收机制，使得我们可以仿制这种聚集信息，把大片大片的蝗虫引诱过来，再聚而歼之，这样不仅不会误伤其他的动物，而且成本会大大降低。
如果说集中到这一个地方，那么防治势必要减少相当一部分财力，那个时候就不用再去搞什么大面积飞机除治了，大面积人工防治了，肯定要节省相当一部分财力。
在防治蝗虫的过程中，还有一个观点我们要纠正过来，就是防治蝗虫不是要灭绝蝗虫，
我们说蝗虫是重要的经济害虫，我们应该减少它的危害，同时它也是整个生态系统的组成部分，是其他动物的食物来源，也是整个生态食物链中重要一环。
以前我们说起蝗虫都是恨不得将其斩尽杀绝，其实蝗虫的聚集行为和暴食行为都只是它的生存本性，这种本性造成了它同人类竞争食物资源的局面，但它依然是生态链中的重要一环。蝗虫本身并不能称其为害虫，只是它们的数量足够大时才成为害虫。因而防治蝗虫，是指控制它们的数量，而不是消灭它。如果所有像蝗虫这样和人类产生竞争的昆虫在地球上都被消灭的话，人类的末日也就不远了。
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