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科学家发现触发蝗灾的原因

科学家发现了让一大群无序的蝗虫变为有秩序行军的蝗群的原因。这种蝗群可以破坏大面积的作物和自然植被。

在一篇发表在6月2日《科学》杂志的论文中,James Buhl和他的同事证明了这个关键因素是特定的虫口密度。当蝗群处于这个密度的时候,蝗虫会排列成行,开始朝同一个方向前进。

蝗虫在其生活史早期是孤立的、没有翅的“若虫”,它们倾向于相互避开。但是如果资源变得缺乏,它们就被迫相互影响。然后,它们可以组成有秩序的本地蝗群。这种蝗群有能力统一行动,进入近邻的栖息地,并让越来越多的蝗虫加入进来,最终成为了巨大的蝗群。因此,预测群体行动的开始,对于控制蝗灾爆发是至关重要的。

这组科学家把数量逐渐增加的蝗群放在了一个圆形的场地里,记录下它们的行为,并用计算机软件追踪它们的运动。

在中等密度的时候(每平方米25到62头蝗虫),蝗虫会排列成行,并开始朝着同一个方向运动,甚至统一地突然改变方向。

在实验中,当每平方米蝗虫数量超过74的时候,有序前进的蝗群停止改变方向,而是向同一方向不断前进了8小时。

这些观察结果证实了被称作自推进颗粒模型的计算机模型所预计的结果。Buhl和他的同事认为,使用这样的模型可能有助于设计出控制蝗灾爆发的方法。

他们的研究成果也支持了联合国粮农组织关于蝗虫若虫群体的定义。在这个定义密度上,蝗群容易越过“引爆点”,从而触发蝗灾。

这组科学家目前正在把他们的计算机模型扩展到模拟蝗虫居住的环境,并试图预测更大规模蝗群的行为。

链接到《科学》杂志的论文全文

蝗虫在圆形区域前进的录像 [avi 文件] [3358KB]

这段录像展示了6分钟(录像以6倍速显示)的一个实验,共有120只蝗虫参与。在5分钟的时候可以看到逆时针的群体运动,这一运动在接下来的8小时实验时间里一直持续。

参考文献: Science 312, 1402 (2006)