第07版:科技大观
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2020年3月3日 星期

蝗虫集群出动 竟是为了避免被同类吃掉


现在整个东非都被沙漠蝗虫的阴影所笼罩。因此,了解蝗虫群体是如何形成的,以及有什么办法可让这个群体分崩离析,就尤为重要。

数量越多,蝗虫行为越统一

那你知道多少只蝗虫会使它们从无序趋于走向有序吗?科学家告诉你3只足矣。

想要了解一个群体是如何运行的,必须得观察它们的行为特征。科学家JeromeBuhl曾做过一个实验,把一些蝗虫放到了一个环形盘状物上,观察蝗虫的行为路径。刚开始如只放置几只蝗虫,那么它们的行为是无序的,到处乱爬。随着时间推移,放置的蝗虫数量逐渐增多,群体的行进变得越来越稳定,爬行方向慢慢变得统一,虽然依旧有少数个体处在无序状态。然而随着数量的增多,密度逐渐变大,蝗虫的行为变得越来越有集体性,运动的方向也逐渐完全统一了起来。

根据这一现象,LouiseDyson和其团队于2015年提出了一个最小模型进行描述,只需3只蝗虫聚集在一起就可让它们的行为趋向于统一。

对它们来说,保持队形更安全

那么问题来了,为什么随着蝗虫数量的增多,它们的行动变得越来越统一呢?

科学家从摩门蟋蟀那得到了灵感。这种蟋蟀的生活习性和蝗虫没什么区别,它们也有成群结队的行为,能毁掉所经过地方40%至50%的植物。食物吃完了,它们就会吃掉对方。由于担心被吃掉,所以它们的行进速度会随着数量增加而变快。

相食行为是否也会影响蝗虫的行动?JeromeBuhl用沙漠蝗虫在环形圆盘中做高密度的行进实验,他把其中一些蝗虫的腹部神经去除。这部分蝗虫活动能力减弱,在群体行进中容易暴露它们最脆弱的侧翼。

实验发现,侧身对着蝗群的蝗虫相比那些头部或后腿朝向蝗群的更易被吃掉。由此可见,在高密度的情况下,通过保持队形,行动效率更高,蝗虫就会更安全。

独居是绿色,群居变成黄色

统一协作的运动过程也体现在蝗虫生理上的变化。

因为是高密度运动,蝗虫与蝗虫间难免会发生触碰,而后腿的触碰,引起了蝗虫血清素水平升高。实验表明,当提高血清素在动物体内含量时,动物互相攻击行为明显减少。这也是蝗虫在群居过程中,会避免同类相食,并行动趋于统一的原因。

血清素水平升高也体现在外形的变化,蝗虫体表颜色从独居的绿色变成群居的黄色。它们的大脑也变得更大,腿变得更短,但耐力更强。

此外,科学家还发现,一旦蝗虫的密度降低,它们就会回到独居时的模样,彼此间保持距离,独自行动开来。然而,群体离散行为的阈值远低于群体阈值。也就是说,蝗群形成容易,但散开则很困难。

按国家的防蝗灾防治标准,当蝗虫发生密度高于10头/平方米,需要采取飞机防治与地面防治相结合的方法来控制。如上升到15头/平方米,那就得开展应急防治,可以上飞机撒药了。所以,千万不要等蝗灾时才想着消灭,在独居的蝗虫开始聚集成群的初始就该有所准备。

据科普中国


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