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如何解读德国部分自然保护区过去的三十年里昆虫数量锐减75%? - 知乎

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如何解读德国部分自然保护区过去的三十年里昆虫数量锐减75%?

是否表明动物保护注定徒劳? 一项最新的科学研究表明,德国部分区域的昆虫数量出现了“急剧性”和“令人警觉”的下降,研究者表示这可能对世界农作物生产和自然…
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生物学话题下的优秀答主

这个问题我来回答一下吧。

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本项研究是荷兰内梅亨大学(Raboud University)实验生态学组(Experiment Plant Ecology Group)的长期研究项目(我以前在他们组做过一阶段实验)。研究的地点是德国范围内的63片自然保护区 (没有农业,也没有喷撒农药),时间为期27年(确切说没有到三十年,从1989年开始到2016年)。

尽管这些地区在过去的27年中都受到了保护,然而昆虫数量依然锐减了75%。文章作者在文章中并没有指出到底是什么直接导致了昆虫数量的下降。但他们认为这和这些自然保护区被农田包围有关。周围农田的农药和杀虫剂还是对保护区的昆虫产生大量影响。这里我需要指出的是,欧洲国家的很多自然保护区的面积都很小,有些保护区不过是城市之间的一小片森林或者湖泊。我去过的一些荷兰和德国的自然保护区甚至骑自行车十分钟就能横穿,在森林内部可以听见高速公路上的汽车呼啸。

荷兰2001-2013年的农业杀虫剂使用量

除了在播撒农药之外,城市和道路灯光也对昆虫数量有着负面影响。强烈的灯光会混乱昆虫的生物钟。一些昆虫会直接飞向灯光,被炽热的灯泡烧死;另一些则会把灯当成遥远的月亮,它们会绕着灯不停地飞不停地飞,成为其他动物唾手可得的食物,或者力竭而死。灯光还能扰乱昆虫的生殖和交配。另外,欧洲纵横交错的高速公路两侧的明亮路灯形成了一条条光栅栏,阻挡昆虫从一个地方迁徙到另一个地方觅食和交配。德国、荷兰在内的西欧地区是世界上光污染最强的地方。很少有非常黑暗、完全未受人造灯光影响的自然环境。

欧洲的光污染地图。荷兰的部分和西德地区光污染爆表。

所以,昆虫数量锐减是完全在意料之中的。而且在农业地区,这种数量变化有可能更大。昆虫数量锐减会影响植物,因为开花植物需要不同的昆虫进行授粉;也影响像鸟类一样的捕食者。欧洲鸟类的数量下降也是极其惊人的。英国艾克赛尔大学的研究发现,根据欧洲25个国家从1980-2009年的鸟类观测记录,这些地区的鸟类在这近30年间,锐减了惊人的4.2亿只。荷兰云雀数量下降了百分之六十(1990-2004年)。

荷兰的云雀数量图(1990-2004)

我就不提大型野生哺乳动物了。反正欧洲、特别是西欧的大型野生动物也没剩多少了。鸟类和昆虫的锐减也许标志着欧洲发达地区的整个自然生态系统的迅速退化。和我们认知相反,欧洲人面临的生态问题并不比我们少多少。

另外: 谁要是对这篇文章有什么疑问,可以在reddit的这个页面去直接问作者哟。

PLOS Science Wednesday: Hi reddit, we’re Caspar and Eelke, and our research shows a more than 75% decline in the biomass of flying insects over 27 years, indicating severe disturbances in many ecosystems – Ask us Anything! • r/science

References:

Hans de Kroon

Insects decline dramatically in German nature reserves: study

New study suggests insect populations have declined by 75% over 3 decades

Light Pollution Hurts Insects and the Environment

Pesticide Use in Europe

蜘蛛目动物话题下的优秀答主

作为一个经常在休息日到野外观察各种昆虫和蜘蛛的业余爱好者,我在最近二十年里也明显感受到了昆虫种类和数量的大幅变化(注意,是变化,不是单纯的减少!)。在我看来,这种变化有两点是特别值得注意而又往往被忽视的:

1、除了农业上使用农药对昆虫种群的杀伤,还有一个重要因素是人口增加,城市区域的扩张挤占了原本无人干预可供昆虫自由生长繁衍的郊外绿地,导致人为活动对昆虫生长繁衍的干扰大大增加。

2、由于各物种体型大小和生活繁衍习性的不同,人类的干预对一部分物种来说是灭顶之灾,导致其数量大大减少甚至绝灭,而对另一部分物种来说却使其如鱼得水,数量和分布范围大大增加。在关注昆虫总数锐减的同时,这种一部分物种遭到重创而另一部分物种得到助力的失衡状况同样值得注意。

下面以几种昆虫和蜘蛛在我市城区及近郊的数量增减来说明这两点变化的影响。

1、受益者蟋蟀和受害者螳螂

如前所述,城市扩张侵占了农田、草地、灌木丛等适合昆虫生长繁衍的区域,虽然这些土地有相当一部分变成了新市区的绿化带,但原有的植被在建设过程中遭到严重破坏,再加上新建的绿化带经常遭遇打药、剪枝等人为干预,使得原本生活在这一区域的昆虫几乎消亡殆尽(所以绿化好不等于环境没被破坏!),然而这对蟋蟀和螳螂的影响却是完全不同的:

原有生态系统被破坏——蟋蟀是植食性的,只要新建起了绿化带,就容易找到食物来源;而螳螂是肉食性的,原有昆虫消亡殆尽导致其食物短缺,最终死亡(蟋蟀躲在缝隙洞穴里,螳螂几乎不可能捕到蟋蟀)。

剪枝打药等人为干预——蟋蟀生活在土壤缝隙和洞穴中,卵也产在土中,无论是剪枝还是打药对其生存繁衍几乎都没有影响,反而因此获得了更好的生存环境(例如同样在土中产卵的蚂蚱就因为平时不钻洞,容易被药杀死,从而减少了与蟋蟀争夺食物的可能);而螳螂平时都在植物茎叶上活动,遇到打药有很大几率死亡,即便侥幸逃过一劫,其产在植物茎秆上的卵也有很大几率在修剪时被破坏。

(螳螂基本不会飞行也是一个因素,遇到大环境不利于生存时既没法像蟋蟀一样钻洞躲避,也没法像苍蝇一样立刻飞走,因而更容易死亡)

人类的喜恶因素——蟋蟀作为著名鸣虫,自古以来就经常被人们饲养玩赏,很少遭到专门灭杀;而螳螂虽然本身不为人们所厌恶,但其以捕食蚊蝇飞蛾等为食,而这些昆虫都是人们讨厌消灭的对象,因而螳螂就成了间接的受害者,经常因食物短缺而饿死。

由于以上三点,近些年来,我在市区公园和绿化带以及郊外绿地见到螳螂的次数逐年下降,到今年更是在野外观察次数创新高的情况下只见到五只螳螂,创下新低。而蟋蟀的数量却是连年上涨,甚至连植被极少的市中心商业区到了晚上也到处都是蟋蟀鸣叫声。

(顺便提及,蟋蟀的鸣叫声可能也是促成昆虫数量锐减的间接原因之一,因为蟋蟀会叫,更容易被人们察觉其存在,因而听到蟋蟀叫声便以为生态良好,放松了关注。而根据前面的分析可知,蟋蟀的大量繁衍,很有可能是其他昆虫大量消亡的结果。)

2、受害者蜻蜓和影响不大的蝴蝶

相比螳螂,同样以蚊蝇为食的蜻蜓具有飞行的优势但近些年来数量也出现锐减。我小时候虽然家住市中心,但夏季一到下雨前满天都是飞舞的黄蜻(Pantala flavescens,全球分布最广泛的蜻蜓):

就连碧伟蜓(Anax parthenope,常见并且广泛分布的大型蜻蜓)也时常可见,只是没有像黄蜻那样多到成群飞舞:

但现在在市区已经几乎看不到黄蜻的身影了,只有在郊区池塘边才能偶然看到几只,早没了当初满天飞舞的气势。而碧伟蜓这些年来即便在池塘湿地等处也没见过,印象中上一次见到它还是在08年……

造成蜻蜓数量锐减的原因,主要是因为其产卵地必须是水质适中(太脏则无法生存,太干净则无食物)能够长期保持不会干涸的水塘。如前所述,在城市的扩张步伐下这些水塘有的被填平,有的被建筑垃圾污染,还有些位于远郊暂时没被城市扩张吞没的也因为城市生活垃圾和污水的污染而变得不适于蜻蜓产卵,最终造成了蜻蜓难以繁衍,几近消失。

与蜻蜓相比,同样属于大型飞行类昆虫的蝴蝶由于把卵产在植物上,幼虫又有保护色且行动缓慢,不易被人发现,因此受到的影响就要小得多。仅就我的观察而言,儿时看到蝴蝶的次数频率和现在相比并无明显差异,甚至现在由于市区绿化面积的增加,以前一些只能在郊区才能看到的大型凤蝶如宽尾凤蝶等现在在市区也能经常看到了。

3、同样是蜘蛛,有的是人类活动的受益者,有的却是受害者

虽然问题讨论的是昆虫数量的锐减,而蜘蛛并不是昆虫,但我还是想把两种常见蜘蛛的数量增减拿出来说一下,因为蜘蛛捕食昆虫,所以不同种类蜘蛛的增减,意味着其捕食的主要对象数量的相对变化。而这种关系同样会在其他以昆虫为食的动物,如肉食性昆虫、蝎子、蜈蚣、蜥蜴、青蛙、鸟类身上产生作用。

这两种蜘蛛就是从北方到南方都有广泛分布,而且体型较大容易引起人们注意的大腹园蛛(Araneus ventricosus

和棒络新妇(Nephila clavata):

这两种蜘蛛体型大小接近(雌性成体体长均在25mm左右),都属于金蛛总科,但如果你仔细观察它们的网和捕食过程,会发现如下的不同:

1、大腹园蛛的网线较为稀疏,但网的粘性很强,故此有利于捕捉大型昆虫而不利于捕捉小型昆虫。此外大腹园蛛会根据猎物大小采取不同的攻击方式:对蚊蝇等小昆虫就直接咬死,而对黄蜂蜻蜓等大型或有危险性的猎物则先远距离抛去大量蛛丝将其裹住,然后才咬死。这一点也有利于保护其捕食时的安全。

(因为粘性够强,所以才能粘住飞鸟,从图中也可以看到网线间的间隙较大,一般小飞虫很容易从中穿过)

2、棒络新妇的网线密集,但网的粘性较差,有利于捕捉小型昆虫而不利于捕捉大型昆虫(我多次见过黄蜻撞上棒络新妇的蛛网后被弹开)。而且棒络新妇不管猎物大小都是先咬死,然后再用蛛丝缠住带回网中央进食,因而经常被一些有攻击性的昆虫如黄蜂等反杀。

如前所述,由于城市扩张,原本的农田和郊区绿地不断被改建为新的住宅区。在这一过程中越是大型昆虫越容易灭绝(体型大则不易躲藏,易被发现进而被消灭,同时体型大则繁殖能力相对较差),而小型昆虫则更容易幸免(体型小则容易躲藏,不易被人类注意到,同时体型小往往繁殖能力也强),并且由于大型昆虫(经常以小型昆虫为食)数量减少,从而得以更快更多地繁殖。这一变化趋势随食物链向上传递,就导致了在许多地方大腹园蛛的数量锐减而棒络新妇却骤增,例如kmlover:这是什么类型的蜘蛛?吓死个人? 这个问题的题主就发现了相同的现象。

总之,在报道的昆虫数量锐减的表象之下,我们应该关注其背后隐藏的更多变化。

生态系统的底层架构面临崩溃、生态世界末日可能到来?

我们换一种说法看是否更容易理解:“德国在过去的三十年里,将危及农作物生产与人类健康的害虫数量,大幅消灭掉了75%,在病虫害防治工作中取得了突破性进展!

经常跑野路的老司机可能会感受到,与十几、二十几年前相比,汽车风挡玻璃上撞死的飞虫越来越少了;即使领孩子去郊外游玩,看到的大个蜻蜓、色彩斑斓的蝴蝶、各式奇形怪状的甲虫也不那么多了。。。稍加留意的话,的确能够切身体验出昆虫数量减少的速度真的是很惊人的。

不过,因为昆虫的基数极其庞大、在感觉上也毫不起眼甚至令人生厌,生活中所接触到的又都是诸如打不死的小强、嗡嗡的苍蝇、吸血传病的蚊子以及一大票避之唯恐不及的臭虫和寄生虫,所以昆虫问题不太可能如同大象、鲸豚、猩猩等濒临灭绝的物种那样引起广泛性的关注。

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但实际上,在人类的耕种、生活空间不断增加的同时,昆虫的自然栖息地必然会随之大幅减少;而在消灭农田里的害虫、杂草、病原微生物的过程中,现有技术很难避免对有益昆虫直接和间接的误杀。所以,与其它物种的削减和灭绝一样,昆虫数量的大幅下降并非是意料之外的。

1970~2012年,估计全球昆虫数量减少了约58%;与此相对应的是,自1970年以来,世界人口总数已经增长了一倍。2011年达到了70亿,2017年中超过了75亿。

此次由荷兰奈梅亨大学与克雷菲尔德昆虫学会通过监测德国63个“受保护”的半自然地区(如草原、树林、荒地等)得出的研究结果表明,在1989~2016的27年间,从这些地点采集到的飞行昆虫的总量平均下降了75%,而在夏季更是达到了82%的降幅。

克雷菲尔德昆虫学会最初是一个业余爱好者组织,从1905年起就一直在观察、记录并收集这个地区和世界各地的昆虫。在全球范围内,几乎很少有这样长期对昆虫整体数量进行监测的持续性研究,所以对于真实情况并没有非常明确的了解,也难以确定这次德国的研究数据在其他地方究竟有多大的代表性。但75%的降幅,却是一个惊人的数字,远远超出了众人的心理预期,隐含的危机可能比想象中要严重得多,其迫切性甚至超过了全球变暖和当前模式下的环境保护问题。

克雷菲尔德昆虫学会就是使用上图中的陷阱来定点定时收集昆虫的,这个帐篷装置的顶部是一个开口的塑料瓶,下面与其相连的瓶子中装的是酒精;偶入的昆虫想要飞高逃离就会困在塑料瓶中,被熏晕了就掉在酒精里了。

这种家伙经常被误认为是蜜蜂,它叫食蚜蝇,成虫主要以花蜜和花粉为食,是重要的授粉昆虫。1989年,昆虫协会在一处陷阱中采集到了143种昆虫,其中有17291只食蚜蝇;而2014年,在同一地点采集到的104种昆虫中,却只有2737只食蚜蝇了。

人类在开荒垦田的过程中,必然会将原本存活于这块土地上的几乎所有生命消除掉,这是一个毫无疑问的结果。对于地球上的所有物种来说,本质上就是生存空间的竞争问题,人类因为智力的加持已经从根本上改变了生物多样性和生态系统的全球性的自然模式。

从物竞天择、适者生存的角度来说似乎也符合自然规律,文化与道德在赤裸裸的生死存亡面前几乎不堪一击,人类所发展出来的组织结构、法律以及各类约束范式等更多的是为自身所属群体的可持续化发展服务的。所以,假若有一天大型野生动物全部灭绝了、只有少量在圈养的动物园中苟延残喘,也很难从道义上去批判这种结果,因为这是全体人类共同的复杂作用所致,独善其身更需要经历残酷竞争的洗礼。

可是如今步大型野生动物后尘所显现出来的昆虫问题,能否导致人类面临生态系统“底层架构的崩溃”、走上“生态世界末日”的道路呢?

昆虫的地位很特殊也很微妙,它们处于生态系统的底层,对于植物繁衍生息至关重要的授粉行为、自然界中的物质循环、特别是土壤中营养的循环和废物处理等最基础的环节起着无可替代的根本性作用。昆虫在真核生物中所占的比例超过了50%甚至可能达到80%以上,对生物多样性的贡献至关重要。

如果昆虫数量持续性的大幅度减少,那么对农业以及生态系统将会造成灾难性的后果就可能是一种必然,想象一下只开花不结果实的世界。大多数开花植物都需要昆虫进行授粉,而昆虫则通过吸食能量丰富的花蜜获得回报,这是在漫长的进化过程中形成的一种复杂的共生互惠关系。一旦严重打破了亿万年间的协调性,包括人类在内的整个自然界进行重新洗牌、剧烈调整平衡的周期也不会太短,一个系统的底层架构崩溃的破坏力难以估量。

那么人类有没有可能彻底抛弃自然机制、跳出自然规律、实现完全人工化的生存环境呢?

在我们对未来的想象中,星球表面大多都会被钢铁洪流所覆盖,或许对强大的机械力量的执着追求成就了人类的崛起。

但在强势挑战、改造自然的过程中,强烈碾压自然的意愿和膨胀的快感掩盖了对长远进程以及人类自身能力上限的思考。

上世纪90年代进行的生物圈2号实验,用来测试人类能否将地球的自然状态复制到人造环境之中,以验证封闭生态系统在探索外层空间时支持生命存续的可行性,研究生物群落、农业种植与人类生活间的相互作用。

生物圈2号包含了雨林、海洋、湿地、草原和沙漠5个野生生物群落区域,以及农业区和居住区2个人工生物群落,还有2个巨大的气压调节室。圈内共有约4000个物种,包括软体、节肢、昆虫、鱼类、两栖、爬行、鸟类、哺乳类等动物和浮游、苔藓、蕨类、裸子、被子等植物约3000种,细菌、粘菌、真菌、藻类等微生物约1000种。

生物圈2号是一项史无前例的探索、取得了很多重要的科学成就、在国际上受到广泛的关注。但在进行的两次实验中并没有达到预期目标,大自然协调运作机制的复杂程度远远超出了人工所能控制的范畴。在导致失败的主要因素中,除水、气和物质循环失调之外,生物种系失调是一个重要的原因。其中授粉昆虫基本死绝了,但蟑螂和一种热带蚂蚁却大量滋生成为了优势物种。

这也是现实世界中的一个困境:害虫很难被清除,益虫却很容易的被连带着杀死了。或许适应能力超强才使其成为了害虫,而循规蹈矩的益虫在生存环境略有变化时就会造成很大的影响。也许极端强烈的竞争本能或意识,才是顽强生命力的支柱。

既然当前的科技水平远不足以使人类脱离自然规则的掌控、仍然属于自然界的一种有机组成部分,那么似乎就只有适应自然这一条路可以行得通了。例如采用减少杀虫剂使用、允许一定比例害虫存在的“综合病虫害防治方法”,在田间地头多种一些长花期植物喂养授粉昆虫,控制对荒山野岭等纯自然状态区域的开发,避免食物和肉类的浪费,严格控制工业捕鱼规模,开发新型蛋白食物减少畜牧业对自然环境的过度侵蚀等等。。。

上述的这些努力只是减缓了危机到来的时间、为容纳更多人口合理规划与挤压空间,但在世界上每年新增长的几近一亿人口压力面前已经力不从心、险象环生。科技的发展速度已经很难追赶上人口的膨胀,临界点似乎从迷雾中露出了些许端倪。

如果继续沿着当前的路线发展,将需要加倍农作物生产,需要更多的资源密集型食物(如肉类和乳制品)。人类已经开发了地球上大约75%的无冰地,可以想象在当前的技术水平下,预期的人口规模必将导致野生状态的自然之地荡然无存,整个地球的可利用资源都会处于人工控制之中,自然平衡与调节能力将不复存在,这会带来毁灭性的全球生态系统崩溃。

而解决方法十分有限,一是大幅提高科技水平、成倍提升资源利用效率,最理想的当然是能够人工合成出有机食品,仅依靠自然环境产出的食物总量终归是有限的;若无度的从自然资源中压榨食物供给,必然会导致整个生物链条崩溃。但科技想要快速发展,除了投入之外大部分还得靠运气,不会以人的意志为转移,况且大幅增加投入就很难达成共识。

第二个办法就是将全球人口总量控制在科技水平与自然资源能够可持续性支撑的范围之内,不至于突破极限而全盘垮塌。但这一点基本没有可能,谁应该被控制呢?谁有这个跨越全球的权利和能力呢?

靠自觉?人数处于劣势的群体,很容易先被灭族啊~~“人类”,仅仅是一个生物学上的分类概念,当前的智力与文化发展水准下,几乎不可能在意识形态上成为一个整体来分析和决策。面对全体人类的共同问题,不同的利益群体之间基本达不成共识。

不断膨胀的人口数量与有限的自然资源之间,矛盾的爆发只是一个时间问题。令人意外的是,这一次发表的德国昆虫数量剧降的论文,所能造成的后果将会比全球变暖、能源枯竭、土地肥力下降等问题更为直接和迫切。但我估计并不会在舆论中形成太大的影响力和关注度,只要吃饭的人越来越多这就几乎是一个无解的问题,而这件事情本身是典型的费力不讨好、也没有利益直接相关的团体,很难有拥有话语权的力量为此站台发出呼吁,相关的研究经费和保护措施以及执行力度能加强到何种程度并不乐观。

人类的悲剧也许在于,拥有了可以认清现实的智力水平,却又没有达到能够解决问题的高度,只能眼睁睁的目睹痛苦的降临,在末日之前拼个你死我活。但实际上,人类迟早都会灭亡,只要死得不那么痛苦,具体什么时候发生似乎也并不重要,顺其自然、活好当下也许是最现实的选择。

不过,人的天性中又充满了不服输的意志和探索未知事物的强烈欲望,生而为人、放手拼搏,发现更大的世界、创造未来可能并不是人类存续、求得永生所驱动的,也许只是为了满足那颗好奇的心灵~~但由此而使得一切皆有可能。。。


探索存在、起源、未来,追寻宽广世界~~

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