科学家花了数年时间计划进口这种黄蜂以杀死臭椿。 然后就出现了

新泽西州布里奇顿 -在这里的一条乡村公路上的一个桃园里,一位不请自来的客人疯狂地走了。 褐色的疣状臭椿( Halyomorpha halys )一直在未成熟的果实。 这些虫子已经将他们针锋利的探针沉入桃子中,造成的伤口渗出了清澈的含糖果酱。 形成软木棕色瑕疵; 并使树木更容易受到感染。

在这个由罗格斯大学农业研究和推广中心管理的果园里,斑驳的盾形臭椿是一个研究课题。 然而,在周围的农场和家庭中,它是一种被鄙视的侵入性害虫,以其不加选择的食欲而闻名,它倾向于通过挤入家中来逃避寒冷的天气 - 有时是成千上万的 - 以及它在压碎时释放出的刺鼻的,cilantrolike气味。 (灭虫者经常建议房主用真空吸尘昆虫。)原产于亚洲的臭虫最早于1998年在美国被发现; 此后,它已经达到43个州和华盛顿特区,攻击果树,玉米,大豆,浆果,西红柿和其他作物。 统计数据稀少,但一个行业组织估计,2010年仅大西洋中部的苹果种植者就会损失3700万美元给臭椿造成的损失。

然而,在桃园中,另一个惊人的入侵者也在游行 - 它可能被证明是臭椿的复仇者。

像许多入侵物种一样,棕色蛤蜊臭椿在它的新家中没有主要的敌人,以控制其人口。 因此,2005年,特拉华州纽瓦克市的美国农业部(USDA)农业研究局(ARS)的昆虫学家Kim Hoelmer和他的团队转向了一种被称为经典生物控制的策略:他们前往亚洲寻找天敌。臭名昭着,他们可能会在美国释放。

该团队瞄准了农田和植物园,寻找虫子的微小桶状蛋。 他们检查是否有任何被寄生蜂注入,它们将自己的卵注入臭椿中,留下幼虫吃掉发育中的臭虫,然后咀嚼出去。 到目前为止,他们发现的最普遍的寄生虫是武士黄蜂( Trissolcus japonicus ),尽管它的名字很可怕,却是无头的,比芝麻小。 ARS团队将几种黄蜂菌株输入纽瓦克的一个隔离设施,并开始进行艰苦的测试,以确定它是否是一个好的生物控制候选者。

然后在2014年,Hoelmer接到一个意外的电话。 Elijah Talamas是位于盖恩斯维尔佛罗里达州农业和消费者服务部的分类学家,他一直在帮助另一个ARS团队确定在马里兰州寄生臭虫的本地黄蜂。 塔拉马斯是Trissolcus物种的专家,他认识到有些人是武士黄蜂。

“这是令人震惊的消息,”Hoelmer回忆道。 他花了数年时间在实验室研究黄蜂,以确保如果被释放,它将在不伤害本地物种的情况下发挥作用。 但昆虫已经在这里了。 基因测试证实,马里兰州的黄蜂并没有从他的任何隔离菌株中逃脱。 不知何故,他们自己移民了。

科学家花了数年时间计划进口这种黄蜂以杀死臭椿。 然后就出现了

褐色蛤蜊臭虫是一种多功能的害虫,它可以攻击有价值的作物并使房主受到瘟疫。

MATT ROURKE / AP照片

几十年来,各种不请自来的生物防治候选人出现在新的大陆上,包括杀死森林剥离吉普赛飞蛾的真菌和吞噬引起过敏的豚草的甲虫。 “这些例子肯定会堆积如山,”马里兰州大学公园的ARS昆虫学家唐纳德·韦伯说,他的团队找到了第一批美国武士黄蜂。 他说,“我们已经有了这样的心态,即天敌比入侵害虫更不可能建立起来”。 但有时候,“这可能相当容易。”

那些意外的到来可能会让科学家和监管机构感到不安。 当有关物种已经自己快乐地传播时,旨在仔细控制昆虫释放的规则似乎是荒谬的。 武士黄蜂的出现 - 一种有前途的生物防治剂,对抗一种高调的害虫,正式提议已经在工作中释放 - 促使人们重新审视美国的一些法规。

但是,计划外的引进也让研究人员摆脱了一些常见的限制因素,使他们能够探索生物控制剂在野外实验中的关键问题,而不仅仅是实验室。 例如,桃园的团队是十几个美国团体中的一个,现在将武士黄蜂释放到田地和果园中,看看它是否会成为对抗异国椿鸟的盟友 - 或者是另一个有问题的入侵者。

经典的生物控制已经取得了一些不可否认的成功,例如20世纪80年代南非的非洲Apoanagyrus lopezi在非洲的释放,以控制木薯粉蚧( Phenacoccus manihoti )。 该项目保留了主要作物并挽救了大约2000万人的生命,为其建筑师,瑞士昆虫学家汉斯·鲁道夫·赫伦(1995年世界粮食奖)赢得了收获。 但许多最着名的生物防治工作都是历史性的灾难:1883年在夏威夷为大鼠控制释放的猫鼬,摧毁了本地鸟类和海龟,1935年送往澳大利亚的甘蔗蟾蜍未能控制甘蔗摧毁甲虫,但是 - 因为蟾蜍本身是有毒的天然爬行动物,青蛙,鸟类和吃蟾蜍的哺乳动物。

随着田地的成熟,许多国家开始严格规范生物防治剂的释放 - 其中可能包括昆虫,真菌和细菌 - 并需要研究来预测潜在的“非目标效应”。 正如韦伯所说,“人们现在比他们在释放猫鼬时更负责任。” 在美国,研究人员必须向美国农业部动植物卫生检验局(APHIS)提交一份提案。 该提案必须包括来自实验室实验的数据,以测量他们的候选人是否可能食用或寄生除目标害虫以外的物种。 然后,三个小组审查了其安全性的证据:一个科学审查小组,来自加拿大和墨西哥的代表,一名APHIS官员,有时还有美国鱼类和野生动植物管理局。 这个过程可能需要数年时间

科学家花了数年时间计划进口这种黄蜂以杀死臭椿。 然后就出现了

一只武士黄蜂从它孵化出来的棕色榆树蝽卵中出现。 科学家们希望黄蜂会减少美国作物的害虫数量。

克里斯·希德斯特罗姆

但有机体有办法避开官僚主义。 一次又一次,潜在有益的物种在不请自来的情况下突然出现,可能通过传播有害生物的国际贸易和旅行的相同阴影路线到达新的大陆。 加州大学河滨分校的昆虫学家Paul DeBach在1971年的一篇文章中称这种现象为偶然的生物控制。 它可以是一个福音。 最近,北美叶甲虫( Ophraella communa )以侵入性豚草Ambrosia artemisiifolia为食,潜入欧洲,可能使许多人免于花粉引起的痛苦。 康奈尔大学的昆虫学家Ann Hajek说,当一种奇特的真菌 - 昆虫鳗鱼在其毛虫阶段杀死吉普赛蛾时 - 在20世纪80年代后期开始在新英格兰地区蔓延,“这非常令人兴奋。” 她的团队试图建立这种真菌没有成功,但一旦到达,她花了数年时间确保它不会伤害当地的毛虫物种。 “我们很幸运,”她说:当地人大多不受影响。

然而,计划外到达的人会带来心痛。 瑞士Delémont农业和生物科学国际中心的昆虫学家蒂姆海耶和他的合作者花了十年时间开发计划,以释放欧洲寄生蜂黄蜂Trichomalus perfectus,以控制加拿大大草原中的一种油菜植物害虫Ceutorhynchus obstrictus 然后在2009年,黄蜂在加拿大魁北克独自出现。 “我非常失望,”海耶说。

而且,这种入侵者并不总是证明是偶然的。 由ARS昆虫学家Keith Hopper领导的研究小组研究了寄生蜂黄蜂Aphelinus certus作为对抗大豆蚜虫( Aphis甘氨酸 )的生物防治剂,但实验室测试显示它有广泛的蚜虫宿主,包括一些原生蚜虫宿主。 明尼苏达大学圣保罗分校的生态学家George Heimpel是该项目的合作者,他说:“我永远不会把这件事带进来。” 但在2005年,黄蜂出现在宾夕法尼亚州。 现在它已经建立,Heimpel的小组正在研究本地蚜虫种群是否处于危险之中。 “很多人不关心本地蚜虫,”他说。 “我就是其中之一。”

然而,这些无计划的介绍也为研究人员提供了一个机会,创造了Haye所谓的巨大的现场试验,用于测试对控制剂效果的预测。 对于武士黄蜂,研究人员现在可以获得州监管机构的许可,开展涉及在野外工作中繁殖和释放偶然引入的黄蜂菌株的实验,这些实际上不会被故意进口的昆虫所允许,必须保持隔离,直到联邦监管机构确信为止他们很安全。

古代敌人团聚

自2014年武士黄蜂首次出现在美国以来,调查显示,受褐色貂叮咬影响的地区至少有三个遗传上不同的种群。

农业和滋扰问题 只是滋扰问题 发现臭椿 武士黄蜂的第一次野外恢复 严重的农业和滋扰问题 没有数据 2015年 2014 2016 2017年 2018
(MAP)停止布朗毁坏的臭气冲击,由N. DESAI / SCIENCE改编; (DATA)KIM HOELMER和JIM WALGENBACH

去年五月的一个晚上,3600名武士黄蜂从网笼中流入臭虫肆虐的新泽西果园。 由罗格斯大学昆虫学家安妮尼尔森和哥伦比亚密苏里大学的昆虫学家凯文赖斯领导的一个小组,在桃子和邻近的森林边缘,用椿象卵簇刺起了黄色粘卡。 他们计划等待几天,收集卡片,并计算黄蜂,看看他们是否已经冒险进入果园寻找破坏桃子的虫子。

这些昆虫是尼尔森于2017年在附近的新泽西州果园首次发现的黄蜂的后代 - 这是美国农作物中的首次发现。 自2014年以来,武士黄蜂已出现在10个州和华盛顿特区。研究人员已经确定了至少三种遗传上不同的菌株,这表明多次引入。 也许黄蜂胚胎藏在货船上的植物上的椿象蛋中。 一只成年黄蜂甚至可能搭乘一位毫无戒心的航空公司乘客。 (在等待从纽约市飞往俄罗斯的航班时,塔拉马斯曾经看过一种不同的寄生蜂种,原产于美国,登陆他的书页。“它所要做的只是沿着人行道飞行......下一站:俄罗斯。“他将隐形眼镜夹在他的隐形眼镜盒中,并在抵达时将其保存在伏特加酒中。)

尼尔森说,现在黄蜂在美国,研究问题比比皆是。 在它们的原生范围内,它们寄生在高达90%的棕色蛋白质中。 但他们的行为会在这里有所不同吗? 他们会在哪里聚集和觅食? 他们会大大减少臭椿种群吗? 农民可以通过调整他们的做法来支持黄蜂 - 例如,不是在昆虫最集中的地方喷洒杀虫剂吗? 莱斯说,有机会探讨有关研究少之又少的外来物种的基本问题,这是“非常令人兴奋的”。

然而,对于美国监管机构而言,黄蜂的意外到来构成了一个难题。 “这是一个很好的机会,我们可以编纂政策并决定'我们如何处理这些情况?'”马里兰州Riverdale的APHIS昆虫学家Robert Pfannenstiel说道,他对发布申请进行了审查。 “我们是否允许对已经存在的政策和流程进行更改?”

科学家花了数年时间计划进口这种黄蜂以杀死臭椿。 然后就出现了

布朗捣蛋的臭椿对美国大西洋中部的苹果和其他果树造成了严重破坏。

Matt Rourke / AP Photo

迄今为止的研究表明,武士黄蜂是一种很有前途的生物防治剂。 虽然在实验室测试中它寄生了一些由本地物种产下的卵,但它已经显示出对棕色捣碎的臭椿卵的强烈偏好。 科学家们可以在他们已经被发现的状态下释放出意外的压力,但是现在他们不能不分散地传播黄蜂。 APHIS禁止将尚未正式清除的外来物种迁移到新的州。 (例如,尼尔森和莱斯,如果他们开车4个小时向北到康涅狄格州,到目前为止还没有找到武士黄蜂,那么他们就无法合​​法地进行同样的实验。)

Pfannenstiel说,黄蜂需要经过监管审查,就像其他候选人一样。 “在一种情况下,危险是,'哦,我们可以告诉它不是风险',然后释放它[那是]有压力反复这样做,并开始做出判断调用而不是根据数据做出决定。 他说,对意外应变的现场研究可以加速评估并帮助黄蜂获得批准的机会 - 或者揭示不释放它的新理由。 “我毫不犹豫地进行了这些评估。”

Hoelmer在ARS的团队仍在准备向APHIS申请释放一个故意输入的菌株,如果意外引入的菌株传播缓慢,他希望可以作为备用。 他还打算将意外引入的菌株包括在他的发布请愿书中,因为他们的生物学与他广泛研究的菌株非常相似。 他计划在今年年底之前递交他的请愿书,并希望明年做出决定。 他说,目前,尚未检测到黄蜂的州的种植者和研究人员将“必须等到它越过边界”。

鉴于黄蜂的稳定传播,谨慎似乎过度。 “我们真的要等吗?” Haye问道,他也认为黄蜂是一种很好的生物防治剂。 “或者我们应该加快蔓延并防止损害 - 并帮助农民 - 知道它不是100%具体的,而且根本不能选择根除它?”

这些只是11月份在加拿大温哥华举行的美国昆虫学会年会上专门讨论意外引入的生物防治候选人影响的特别研讨会上提出的一些问题。 韦伯,共同组织研讨会,希望监管机构权衡生物控制提案的好处和风险将会出现意外的可能性:“监管过程越长,物种越不可能出现,”他说。 “可能有一个童话世界,你可以调节所有进来的东西,”但实际上,“那匹马定期离开谷仓。

科学家花了数年时间计划进口这种黄蜂以杀死臭椿。 然后就出现了

罗格斯大学昆虫学家安妮尼尔森和研究生尼克阿维拉调查了一张黄色粘卡,用于武士黄蜂跟踪他们在桃园中的传播情况。

迪恩波尔克

在罗格斯大学果园工作的研究人员尚未认可武士黄蜂作为生物防治剂。 首先,他们想要更多的证据表明它不会伤害本地物种。 “他们是侵略性的,”赖斯说。 “它们与臭椿不同”。

Nielsen补充说,对传播黄蜂的限制“可能令人沮丧,而且似乎是随意的,但规则是有原因的。” 不过,她说,黄蜂“可能是我们控制褐色的最佳希望。” 今年夏天检查了粘卡,她的团队在桃子和附近的树林中发现了大致相同的黄蜂分布。 这一发现表明黄蜂非常乐意在水果中觅食椿象卵,这预示着黄蜂控制害虫的能力。 该团队计划很快进行类似的实验,看看黄蜂如何扩散到另一种作物大豆中。

与此同时,加利福尼亚州的研究人员给塔拉马斯带来了另一个惊喜:一种新的,意外引入的Trissolcus寄生蜂,这种原生于印度和巴基斯坦,是从另一种异国椿象害虫Bagrada hilaris的卵中出现的。 “我认为这些介绍不断发生,”塔拉马斯说,但只有当分类学家懒得仔细看时才会曝光。 他将于本月晚些时候在膜翅目研究杂志上发表这一新发现。

韦伯说,这样的到来是“羞辱” - 提醒人们在塑造环境方面面临的限制。 “我们对事物的控制力比我们想象的要少。”

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注