当前位置:首页 > 生物研究 > 生态学 > 正文

Science:传粉生物的全球性困境

据称,野生传粉生物的数目正在减少,即使人们对蜜蜂介入管理也无法补偿这种损失。这是我们面临的一道全球性的难题,它会演变成为粮食危机吗?

据我们所知,全球至少四分之三的粮食产量部分依赖于动物(通常是昆虫)的传粉行为,而且这类作物在全球粮食需求中呈现出一种逐步增长的态势。鉴于这种重要性,传粉生物的地位显得非常特别。然而目前,传粉生物的多样性正呈现出一种广泛的衰退趋势,这使人们不禁担忧全球性的“传粉危机”。不过,有人辩驳说,这有点儿杞人忧天了,因为人们仍然无法证明保护措施是否是建立在传粉行为退化的基础上的。那么,人们对传粉生物的危机是忧虑过度吗?我们能否以更好地管理蜜蜂种群的方法来解决这个问题呢?本期《科学》杂志(Science, 29 MARCH 2013 Vol 339)的两篇文章就针对以上问题提出了令人瞩目的答案。在该期杂志第 1611 页, Burkle 等人证实了本国的野生传粉生物的数量正在减少。而在第 1608 页, Garibaldi 等人表明,即便对蜜蜂介入管理也无法补偿这种损失。

目前,人们反对传粉危机说法的理由是基于无需动物传粉的主要农作物,比如稻米、玉米和小麦的数目仍然较大。进一步说,他们一直质疑的是,传粉行为是否真的出现了全球性的衰退?如果传粉生物确实出现减少甚至灭绝,那么其它具备这种技能的生物物种也可能通过驯化蜜蜂(这种蜜蜂的数量尽管在特定地区减少,但在世界范围内却是增加的)来填补这个空缺。那么,这种看法能站得住脚跟吗?我们能否只依赖蜜蜂呢?

为了测量过去 120 年间环境变化对植物-传粉生物相互关系的破坏程度, Burkle 等人在 2010 及 2011 年再次造访了伊利诺伊州,因为人们曾于 19 世纪末及 20 世纪 70 年代在那儿取过样本,可以进行对照研究。结果他们发现,过去存在的蜜蜂品种有一半消失了,而在过去存在的植物-传粉生物相互关系之中,只有不到四分之一仍然可见。而且,许多植物曾经接受的传粉行为的数量和质量都下降了。比如,多年生草本植物弗吉尼亚春美草(Claytonia virginica)现在接受的传粉次数只有 20 世纪 70 年代的四分之一。另外,那些依然为植物传粉的生物对它们以往的植物“客户”也没那么“忠诚”了(也就是说,它们会携带来自多种其它植物的花粉),这样可能会为传粉成功率带来消极的影响。

研究者运用网络的方法对植物-传粉生物之间的相互关系进行研究,结果发现一些变化(图1),这些变化能够表明整体的传粉行为对植物未来的灭绝具有较低的抗性。研究表明,那些未曾在过去收集的样本记录中出现,而目前却存在的植物-传粉生物相互关系趋向于涵盖了过去传粉范围较窄的品种。这与网络中的优先连接(preferential attachment)概念(拥有高度联系的品种应该会更容易获取与其它品种的新关系)形成了反差。而 Burkle 则有一个反证性发现,表明即便是看上去特殊的物种的灭绝,也可能对填补传粉行为的空缺起着重要的作用,传粉生物和植物物候学的变化或许可以解释这个发现。另外, Burkle 等人还发现,物种的消失并非毫无规则,比如说,特殊生物、寄生生物、洞穴生物以及原有相互关系弱的生物物种更容易灭绝。这一研究结果以及最近关于部分生物栖居地的传粉生物相互关系的缺失具有非随机性的发现预示着,全球传粉网络在一系列的环境改变下发生着系统性的变化。这充分说明了自然规律的不可抗性和自我调节作用,也在某种程度上对传粉危机起到一定的抵抗作用。

这样看来,传粉危机是否变得无足轻重了呢?从粮食生产的立场来看,如果蜜蜂能够完成同样的传粉工作,那么野生传粉生物的减少或许可以忽略。甚至有这样的观点认为,在传粉方面,蜜蜂能完成得更出色。如果这个观点正确,那么我们就应该将所有的努力集中在保护蜜蜂上面,并且尽可能多地投入在一手掌握着全球粮食安全的它们身上,以防止这种生物由于雅氏瓦螨(Varroamite)以及其它的威胁因素而发生群体性的衰退紊乱事件。

图1野生传粉生物的作用。图示为 Burkle 等人所研究的一个植物-传粉生物网络。圆圈内是植物或传粉生物物种。每一条实线代表一种植物和一种传粉生物之间的相互关系。虚线圆圈及虚线分别代表已经灭绝的物种以及物种间的相互关系。另外,Garibalidi等人发现,蜜蜂(蓝色圆圈)的传粉效率不及其众多野生传粉生物同仁(橙色圆圈)。

图1野生传粉生物的作用。图示为 Burkle 等人所研究的一个植物-传粉生物网络。圆圈内是植物或传粉生物物种。每一条实线代表一种植物和一种传粉生物之间的相互关系。虚线圆圈及虚线分别代表已经灭绝的物种以及物种间的相互关系。另外,Garibalidi等人发现,蜜蜂(蓝色圆圈)的传粉效率不及其众多野生传粉生物同仁(橙色圆圈)。

然而,事情并不那么简单。 Garibaldi 等人所完成的具有里程碑意义的研究表明,把希望和努力寄托在蜜蜂之上很可能无法如愿以偿。研究作者仔细观察了来自600个野外研究地(选址遍及除南极洲之外的每一个大洲)的41种作物系统的传粉行为,结果发现,尽管蜜蜂经常留下许多花粉,但明显做的是无用功。这是因为,得到蜜蜂传粉的花结出果实的百分比相对较低。而在系统调查中,当蜜蜂增加传粉次数时,花儿的结实率只增加了14%。与此相对的是,在野生昆虫传粉之后,花儿的结果率比蜜蜂传粉增长了两倍之多。因此,经过野生昆虫传粉的花与其结出果实的因果关系显得更为一致。值得注意的是,这种关系模式在大多数最重要的传粉依赖性作物之中具有普遍的一致性。可见,野蜂的相关优势并不依赖于蜜蜂的存在与否。所以,尽管人们还在利用饲养的蜜蜂进行传粉,但相对而言,保护野蜂的多样性将会变得至关重要。

上述所谈的两项研究具有十分重要的意义。它们突出了环境变化对传粉生物-植物相互关系的影响,以及只押宝在一种传粉模式上所导致的风险。 Garibaldi 等人发现,传粉生物的多样性能促进植物结果率的增加,这种趋势不易发生改变,且与蜜蜂的传粉无关。此发现突出了原生生物多样性对粮食生产的重要性。这一研究结果对于忽略耕地保护的措施

(这种措施宣称只保护耕种区域之外的生物多样性,以进一步加强农业用地的利用)而言,不啻是对其正确性提出了挑战。特别值得注意的是,上述研究明确地表明了生物多样性对于粮食生产具有直接的可衡量价值;因此,即便将少数生物物种介入管理也无法补偿我们所依赖的生物多样性。

相关阅读:

Science: 两项研究证实野生授粉昆虫对粮食作物座果率的重要性

原文检索:

Jason M. Tylianakis. The Global Plight of Pollinators. Science 29 March 2013; DOI: 10.1126/science.1235464

阅读次数:  
更多 相关资讯:
    无相关信息

发表评论