“草地贪夜蛾”已在全球100个国家引发虫灾,造成严重损失,是联合国粮农组织全球预警的重大迁飞性害虫。

 

5月上旬,四川省西昌市礼周镇街村七组村民刘国荣在自家玉米地中发现了一只灰色蛾子,老刘心生疑虑,这个虫子下方有四个正方形一样的小点,自己几十年来从未在地里见过这样的虫子,老刘急忙向村上汇报。接到报告,西昌市农业农村局植保站站长陈耕立马赶赴现场。

“是它,就是它!还是来了!”在刘国荣的玉米地里,陈耕拨开一株玉米的叶子,在玉米中心抓住一只正在啃噬嫩叶的幼蛾,金身黑纹,有吸管大小,长约3厘米,属于危害最为严重的4~5龄段的幼虫。经陈耕确认,此蛾正是肆虐我国南方多地的植物害虫草地贪夜蛾。

草地贪夜蛾雌雄成虫

草地贪夜蛾,又称秋粘虫,已在全球100个国家引发虫灾,是联合国粮农组织全球预警的重大迁飞性害虫,给多个国家造成严重损失。

四川省农科院植保所副所长刘旭告诉《瞭望》新闻周刊记者,该蛾孵化的幼虫喜食玉米、甘蔗、高粱、马铃薯等80多种植物,受害后一般减产20%~30%,严重时造成绝收。

该虫自今年1月迁入我国西南、华南地区以来,极速向北扩展。目前发生区域涉及云南、广西、贵州、广东、湖南、海南、福建、浙江、湖北、四川、江西、重庆、河南、安徽等14省区市的385个县(市、区),查见发生面积138.4万亩。

专家告诫,防控草地贪夜蛾将是一场复杂的攻坚战,面临“入侵性、迁飞性、杂食性”,以及外来虫和本土虫混杂难辨性等问题。一旦防控不当,有可能对我国粮食生产和相关农业产业构成较大威胁。

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来势汹汹 迅速蔓延


 

云南省开远市羊街乡红土村委会村民魏显荣最近每天都要去地里查看情况。魏显荣说,3月初的时候在秧苗上发现了草地贪夜蛾,但当时没有太重视,没想到虫灾快速发展,现在已经有30多亩水稻和蔬菜发生了灾害。

今年1月11日,我国云南普洱首次发现草地贪夜蛾幼虫。截至5月15日,云南16个州(市)119个县(市、区)发生虫灾,累计发生面积50.9万亩。

云南发生的草地贪夜蛾灾害,很快传到广西和广东。从3月11日河池市宜州区首次发现草地贪夜蛾后,截至5月22日,广西全区有80个县(市、区)发生虫灾,累计发生面积80.2万亩。

广东虫灾分布同样广泛,粤北、粤西和珠三角地区均有发生。

广东4月23日确认在广州市增城区发现草地贪夜蛾入侵危害玉米。截至5月22日,广东省草地贪夜蛾发生面积2.68万亩,发生范围包括20个地级市69个县(市、区)。

5月上旬出现灾情后,草地贪夜蛾在四川迅速蔓延。短短两周内,四川已有包括成都、德阳、泸州、宜宾等在内的9个市州31个县接到草地贪夜蛾入侵报告,并有进一步扩大范围的趋势。

四川省农业农村厅植物保护站站长、二级研究员尹勇介绍,目前草地贪夜蛾在四川境内主要啃噬玉米,而四川全省范围内均种植有玉米,且四川的玉米种植没有明显的季节区分,“春玉米连着夏玉米,夏玉米连着秋玉米,相当于草地贪夜蛾的口粮不会断。”尹勇说,估计在短时间内,草地贪夜蛾的蔓延还将扩大,在6、7月份迎来高峰期。

四川省华蓥市植保专业合作社的技术人员在农田喷洒农药

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特性突出 威胁巨大


 

广西安阳镇苏利社区堆好屯是都安县最早发现草地贪夜蛾幼虫的地方。《瞭望》新闻周刊记者在受灾的玉米地里看到,这些玉米生长矮小,接连好几块玉米地的玉米苗嫩叶被草地贪夜蛾吃得残缺破碎。

“广西目前有24个县(市、区)发生面积超过1万亩,田间百株虫量一般为10~20头,高的40~80头,局部田块高达100头以上,个别高达600头以上。”广西壮族自治区植保总站副站长王华生介绍,玉米被害株率一般20%,高的达56%~80%。尤其对玉米心叶和幼穗的危害较重,影响后期产量形成。

草地贪夜蛾原产于美洲热带和亚热带地区,2016年1月在非洲首次发现,2年时间遍及非洲44个国家,造成了数十亿美元的损失。2018年8月联合国粮农组织发出全球预警,被列入世界十大害虫之一。

之所以威胁巨大,源于该虫具有四个突出特性:

第一,特别能吃。其寄主超过300种,几乎所有植物都是它的盘中餐,而禾本科植物玉米、水稻等是它的最爱。

第二,繁衍迅速。一只母蛾每次产卵100至200粒,一生可产卵900至1000粒。

第三,超强飞行能力。该蛾每晚可飞行100千米,整个生命周期最大飞行跨度长达1600千米。

第四,生存能力强。据悉该虫30天左右一个世代,而且没有滞育现象,能越冬存活。

 “此外,这种蛾与普通的蛾差别不大,非专业人士难以辨别,在作物上的幼虫又因为具有隐秘性,很难被发现。”刘旭说。

成都华希昆虫博物馆馆长赵力认为,目前草地贪夜蛾在我国蔓延迅速,一个重要原因是没有它的天敌出现。“如果能够在原产地找到它的天敌或者是专门让它患病的细菌和病毒,就能尽快控制它。”

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积极防控 挑战诸多


 

灾情发生后,各地纷纷采取强化监测防控、加强性诱研究和田间调查等措施积极防控。但作为一种“国际性、迁飞性、暴发性、毁灭性”的害虫,草地贪夜蛾入侵后很难被根除。

广东农药管理专家组组长徐汉虹说,草地贪夜蛾目前是在热带和亚热带生活的虫,其在平均温度11℃左右就能越冬,这意味着其可以在北纬33度以南的大部分区域过冬,很可能变成常发性的害虫。“这意味着对草地贪夜蛾的防控将面临多种特性混杂、多变数的攻坚战。”

首先,草地贪夜蛾不仅是入侵性的害虫,而且其还具有迁飞性的特点;其次,以后防控还可能面临外地迁入和本地繁衍两重草地贪夜蛾混杂难辨的问题;第三,目前已知草地贪夜蛾有玉米型和水稻型,入侵我国的是玉米型,但这种害虫是杂食性的,不排除到我国后变异为其他类型。

“从用药有效性上讲,每个类型的害虫都有其不同的用药靶向片段,这么多特性混杂和变数,给性诱剂和农药的使用带来巨大挑战。”徐汉虹说。

此外,当前还面临农民认知不足和防治积极性不高、防控手段存在滞后性等缺陷、跨境传播难阻断等难题。

专家建议,一是各地应继续加强监测监控,尽量做到早发现、早报告、早预警、早处理。同时加大对基层农技人员和农民的培训,提高群防群治能力。

二是尽快设立专项研究。拿出专项基金,从应急防控、药剂筛选、防控技术等领域入手,对草地贪夜蛾的生活习性、药剂抗性、繁衍环境等进行深入研究,提高防控的针对性和有效性。

三是加强国际省际合作,尽可能阻断跨境传播。借鉴我国和越南在稻飞虱防治上的经验做法,充分利用已有的我国与东盟国家的入侵生物防控合作等跨境平台,从源头上进行防控。


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新物种入侵14省区,专家预测潜在危害区域达2亿亩、重点危害5000万亩

草地贪夜蛾已蔓延至14个省区,已查实发生面积191万亩。

 

本文转载自微信公众号“中国新闻周刊”(ID:chinanewsweekly),原文首发于2019年6月3日总第901期《中国新闻周刊》 。

最近,每到傍晚,云南省芒市风平镇芒波村村民方玉喊就背着药械,来到地里,给玉米喷洒农药。相比往年,今年她喷药格外小心,不时把农药直接滴到玉米芯中,以期达到更好的杀虫效果。

方玉喊试图杀死的害虫叫草地贪夜蛾。今年1月,它首次被发现入侵中国云南,后相继在西南、华南地区出现,同时快速向北迁飞扩散。

《中国新闻周刊》从农业农村部了解到,截至5月24日,草地贪夜蛾已蔓延至云南、广西、贵州、广东、湖南、海南、福建、浙江、湖北、四川、江西、重庆、河南、安徽等14个省(区)、528个县(市、区),已查实发生面积191万亩。

草地贪夜蛾繁殖力强、取食作物种类多、迁飞速度快、扩散距离远、防控难度大,严重威胁玉米生产安全。5月24日,农业农村部召开全国草地贪夜蛾防控工作视频会议,安排部署防控工作。会议强调,做好草地贪夜蛾防控工作,坚决遏制其暴发成灾,事关实现全年粮食生产目标,事关稳定经济社会大局。

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来势汹,危害大


草地贪夜蛾俗称秋黏虫,是一种原产于美洲热带和亚热带地区的迁飞杂食性害虫,2017年被列入世界十大植物害虫“黑名单”。

这种害虫于2016年传入非洲,并迅速在撒哈拉以南44个国家蔓延,导致非洲及亚洲部分区域玉米、甘蔗等作物减产20%至30%,重者毁种绝收。2018年7月,草地贪夜蛾开始陆续传入也门、印度、斯里兰卡、孟加拉国、缅甸、泰国、老挝、越南、中国等亚洲国家。2018年8月,联合国粮农组织就草地贪夜蛾发出全球预警。

云南省普洱市江城县植保植检站站长杨学礼,是我国最早在田间发现草地贪夜蛾的农技人员之一。他告诉《中国新闻周刊》,去年12月26日,他在田间进行例行越冬检查时发现此虫,但当时并不认识,以为只是螟虫。今年1月3日,收到全国农技中心印发《关于做好草地贪夜蛾侵入危害防范工作的通知》,在查看相关资料后,怀疑是草地贪夜蛾入侵。1月11日,全国农技中心接到报告后,专门派专家到江城县鉴定,最终确认是草地贪夜蛾。这也是这一害虫在中国首次被发现。

《中国新闻周刊》从全国农技中心病虫害测报处了解到,除危害玉米外,目前全国发现数万亩面积甘蔗也受到影响。该负责人表示,草地贪夜蛾分为玉米品系和水稻品系,此次入侵我国的草地贪夜蛾属玉米品系危害玉米、甘蔗、高粱,暂未发现危害水稻的情况。

中国农科院植物保护研究所研究员王振营,是国内第一位关注到草地贪夜蛾的玉米害虫专家。他在接受《中国新闻周刊》采访时表示,草地贪夜蛾有很强的迁飞能力,迁飞距离远、速度快,在气流的帮助下,可以乘风远距离飞翔。

2018年8月草地贪夜蛾到达印度,11月就飞到了孟加拉国,12月继续向东,到达泰国、缅甸。今年1月,草地贪夜蛾从缅甸侵入云南普洱,随后在德宏和保山也发现了它们的踪迹。

除迁飞能力强外,草地贪夜蛾繁殖力也很强,一只母蛾每次可产卵100~200粒,一生可产卵900~1000粒,相当于普通菜蛾的10倍,且每个卵只要2~3周的时间就可长大繁殖。同时,由于是外来入侵物种,在我国缺乏天敌,这也为草地贪夜蛾繁殖提供了条件。

王振营告诉《中国新闻周刊》,云南以往发生过多次外来物种入侵事件,但由于草地贪夜蛾迁飞能力强、繁殖力强、缺乏天敌,致使防控上难度较大、来势凶猛;同时,草地贪夜蛾危害农作物玉米,关系到国家粮食安全,因此此次虫灾受到高度重视。

据全国农作物病虫测报网监测,目前草地贪夜蛾侵入的前沿阵地已到淮河流域的河南和安徽南部,主要以3、4龄幼虫为主。以当前的气温,两周以后将进入成虫羽化高峰,6至7月,将有大量成虫陆续迁飞入侵黄淮海、华北地区,乃至东北和西北地区,防控形势十分艰巨。

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可防可控


王振营告诉《中国新闻周刊》,由于草地贪夜蛾是新入侵害虫,国内尚无登记农药可用。据悉,目前中国农科院吴孔明院士带领的团队已经完成了21种常用化学农药对草地贪夜蛾的防治效果评价,筛选出了一批对草地贪夜蛾高效、低毒的化学农药用于应急防治。同时在杀虫灯诱杀技术、性诱剂监测与诱杀技术、生物农药选用等方面也开展了相应研究工作。

王振营表示,农药防控是目前最有效的方法。在使用农药方面,可参考联合国粮农组织防控草地贪夜蛾指导手册及国外登记防控农药,早期施用多杀菌素和Bt等生物农药,发生严重的地块施用甲维盐、氯虫苯甲酰胺等药剂进行防治。

今年3月,农业农村部发布《2019年草地贪夜蛾防控技术方案(试行)》指出,应抓住低龄幼虫的防控最佳时期,施药时间最好选择在清晨或者傍晚,注意喷洒在玉米芯叶、雄穗和雌穗等部位。 

王振营提醒,草地贪夜蛾具有很强的抗药性,在用药的时候,要注意轮换和交替使用不同作用方式的杀虫剂,根据田间种群监测及经济为害水平来决定是否需要防治,避免频繁用药;还要根据农药使用说明书推荐的浓度和剂量进行适量喷施,以延缓草地贪夜蛾抗药性的产生。

杨学礼告诉《中国新闻周刊》,他会推荐农户下午4点半后施药,并严格按照农药标签用药量及注意事项进行施药,不可随意加大用药量、随意混配用药,以防药害及药效降低的现象发生,严重时造成环境污染。

针对国内目前尚无草地贪夜蛾登记农药的情况,王振营向《中国新闻周刊》透露,由于抗虫形势严峻,目前相关部门正在加速对草地贪夜蛾适用农药的登记审批。

在监测预警方面,全国农技中心病虫害测报处姜玉英告诉《中国新闻周刊》,目前主要使用灯诱、性诱方式进行监测,在云南、广西等西南省(区)设立重点监测点,结合高空测报灯和黑光灯监测成虫迁飞数量和动态。在华南、江南、长江中下游、黄淮海、东北地区开展灯诱、性诱监测成虫发生情况。

云南省普洱市植保植检站站长刘永昌告诉《中国新闻周刊》,由于草地贪夜蛾是外来物种,很多农户一开始会“病急乱投医”,喷洒农药效果不好。地方上对农户组织了培训,普及防治方法。为防止喷洒不到位,当地还组织农户在一定的时间内,拉网式统一喷洒农药,力争避免出现喷洒“死角”。

王振营向《中国新闻周刊》表示,在中国,草地贪夜蛾潜在危害面积很大。他提到,5月24日的视频会议中指出,草地贪夜蛾预测发生区域将达到2亿亩以上,重点发生危害区域将超过5000万亩。

不过,由于我国发现早,且一直进行了较为成体系的防控措施,目前来看草地贪夜蛾虫灾可防可控。

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一场持久战


中国农业科学院植物保护所博士研究生赵胜园已在云南进行了四个多月的监测、研究工作。目前,在当地完成了21种常用农药的防治效果评价,确认了氯虫苯甲酰胺、甲维盐等农药的田间防治效果。赵胜园告诉《中国新闻周刊》,按照科学方法进行防治的地块,幼虫已经得到有效控制,玉米长势良好。

但赵胜园也表示,当前对于成虫的控制,难度较大。由于成虫可以飞、活动能力强,用化学手段防治可行度低。赵胜园说,目前对成虫的控制主要采取灯诱、性诱的方式,让成虫自投罗网,但这两项技术目前仍不是很成熟。

同样在抗虫一线的杨学礼则感受到,抗击草地贪夜蛾是一场持久战。他告诉《中国新闻周刊》,一方面幼虫随时可能孵化出来,另一方面成虫随时飞来,这都使得防控难度较大。

杨学礼说,目前药效能持续多久,尚不清楚。药效一旦过去,如果施药不及时,很可能就会再次造成危害。同时,云南一年四季都可以种植玉米。这也为草地贪夜蛾提供了全年的生存、繁殖空间。

此外,打持久战也意味着一直需要施用农药。云南省普洱市江城县一位不愿透露姓名的农技人员向《中国新闻周刊》表达了担心,不断施药,农户生产成本、人力成本会增加,也与当前减少农药的要求相悖。


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白明:外来入侵物种来到舌尖上的中国遭遇了什么?

外来入侵物种Procambarus clarkii在欧洲横行霸道让人头痛,来到舌尖上的中国,化身为麻辣小龙虾,却深受国人的喜爱,甚至已经需要养殖才能满足市场需求。但其他外来入侵物种也能搬上餐桌吗?

本文转载自微信公众号“CC讲坛”(ID:ccjt2014),原文首发于2018年12月11日 ,不代表瞭望智库观点。

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分类学与一种叫“找不同”的游戏相通


物以类聚、人以群分,分类其实是我们每天在工作和生活中,都在做的一件事情。不管是大家辨别亲朋好友的样貌、体貌特征,还是你在淘宝上、京东上去买东西,去比较一些商品之间的差异,其实都要用到分类学的原则。但是分类为什么成为一门学科呢?其实它是作为一种,最熟悉的陌生人,分类学的一部分内涵,可以与一种叫“找不同”的游戏相通。因为我们人类认识和感知世界,需要不断地去判别,事物之间的差异,所以说分类学是伴随我们人类起源和发展的,贯穿整个的过程。

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分类学的七个层次:界、门、纲、目、科、属、种


作为一门古老而严谨的科学门类,分类学,当然不是简单的“找不同”游戏。而是有一个非常庞大,而且复杂的科学体系。地球上所有的生物,我们都可以用界、门、纲、目、科、属、种,七个层次,来给它进行归类。

其实我们人本身,也是一种动物,在科学上也有一个专有的拉丁学名。我们每个人也有名字,每个生物其实也有名字,它都有根据国际命名法规委员会的规定。它的学名包括属名和种名两部分,其实跟我们的名字是异曲同工的,称为双名法。为什么制定这样的规则呢?每一个物种都有一个唯一的拉丁化的学名,这是为我们科学上交流方便,否则的话就会有大量的异物同名,或者同物异名的现象发生。

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外来入侵物种的耻辱:小龙虾


说到这个外来入侵种,就不得不提,我们国人都喜欢吃的这种麻辣小龙虾了。小龙虾它有唯一的学名,但它有很多中文的名称,比如说:克氏原螯虾、红螯虾、淡水小龙虾。其实小龙虾原本是入侵种,它是从美洲入侵到中国的,但是为什么小龙虾在欧洲,造成那么大的危害,在中国没有造成危害呢?那是因为,它到了我们舌尖上的中国。因为我们把它开发成一种食物,只能说我们中国人非常的有智慧。

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新疆白星花金龟的外来入侵路径


但是不是所有的入侵种,都能够被开发为食物,能得到控制的。比如说有这么一种常见的甲虫,它叫白星花金龟,它其实在北方或者东部地区比较常见的。包括在俄罗斯、蒙古、日本、朝鲜,都分布的一种常见的甲虫。可能很多朋友在榆树上,或者玉米上都见过。

在2000年之前,它在新疆是没有发现的,但在2005年的时候,它在新疆兵团大爆发,造成很多果园的绝收。大家知道葡萄之类的水果是新疆兵团,乃至整个新疆自治区,都是重要的经济作物。所以当时兵团方面非常的着急,他们拿着标本找到我说:“白老师,你帮我们鉴定鉴定吧!”因为根据历史上的经验,很多新疆的害虫,都是从俄罗斯入侵的,这也是由于它的区位特征造成的。但是根据我的鉴定,我发现它不是俄罗斯来的,而是我们内地常见的一种叫白星花金龟的昆虫。

后来又结合分子生态学,几何形态学,还有一个事实就是新疆兵团从内地调运有机肥,这样一件事情,最终确定了新疆白星花金龟,是从内地入侵到新疆的。根据这个鉴定结果,我们找到针对这个种的绿僵菌,可以防治它的幼虫的发生,控制它的虫口密度。另外还有一些其它的措施,现在这个害虫已经得到了控制。

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红脂大小蠹和吉丁虫,如何找到它们的天敌


当然了,外来入侵种不是简单的常常发生在省市之间的,入侵或者扩散,更多是国与国之间的这种扩散。

比如说上世纪在山西首次发现了一种小蠹,叫红脂大小蠹,它原产是美洲,它现在位列国家林业局六大病虫害工程之一。迄今为止,这个害虫已经造成700多万株松树的死亡。所以这个种最初的鉴定,它的中文名称的确定,还有最初的调查,都是我们研究组的老先生做的。只有我们准确地鉴定了这个物种,通过文献可以知道它是从哪来的,它原产是哪,这样我们可以到原产地,去找它有可能有什么样的天敌昆虫。天敌昆虫很多都是这种寄生蜂,很小很小,红脂大小蠹已经很小了,比它还小。寄生蜂可能只有小于一毫米,小于一毫米的这种小昆虫,也是五脏俱全。它有很强大的作用就是可以控制,因为它是专性寄生的,可以控制这个害虫的发生。

当然也不光是国外的都来入侵我们中国,我们中国的虫子,其实也在入侵其它的国家。比如说有一种吉丁虫,它入侵到了美国,美国农业部的人发愁防治,然后找到我们。我们也是去云南那边,帮他们评估一些可能的天敌昆虫。

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有益的外来昆虫:蜣螂


当然也不是说所有入侵的昆虫,或者是迁移的昆虫都是有害的,有一种昆虫叫蜣螂,它就是有益的。我的博士论文,就是研究蜣螂分类的。大家可能不知道,中国其实有360多种蜣螂,全世界有6000多种蜣螂。蜣螂的中文俗称一般就叫屎壳郎,它主要是取食哺乳动物的粪便。

可能有的人会说,为什么研究这个吃屎的虫子呀,有什么用呢?大家知道原本在澳大利亚是没有牛羊的,是我们人把它引种到澳大利亚的。当时人只引种了牛羊,但牛羊产生的粪便非常的多,澳洲本地的蜣螂,其实是不取食牛羊的粪便,为什么呢?这也是种间的协同进化的关系,当时澳洲本土的蜣螂,祖上没有见过这种牛羊,它不吃啊,它躲着走,所以这怎么办呢,五六十年代对澳洲的草场,造成非常严重的退化问题。所以澳大利亚的科工委,他们就想办法,不但要引种牛羊,还要引种吃牛羊粪便的这种蜣螂,所以他们从世界各地,引种了很多的蜣螂,有些种类也是中国的种类。当时做这件事情的詹姆斯,他后来因为这件事非常的成功,所以也成了澳洲的院士。然后也带动了很多产业,现在也有很多蜣螂的繁育的公司,公司繁殖很多活体的蜣螂,然后把它卖给农场主,这在中国是不可想象的。

蜣螂因为当时引种只是个别的种群,其实现在是近亲的繁殖。经过40年,这里的蜣螂出现了种质退化问题,詹姆斯觉得,我们应该再启动一个二次引种的一个项目,因为我是做蜣螂研究的,他希望中国能够帮忙,我们俩在澳洲、在美国、包括在中国,他多次来过中国,我们都见面讨论过这个事情。根据他的测算,这个计划至少需要2000万澳元,一部分钱是来自澳大利亚政府,还有很大的一部分钱,来自于澳洲农场主联盟。其实就是说澳大利亚的农民,他们用脚来投票,他们知道如果蜣螂出现问题了,他们祖上遭受的那些难题,还会再次重现。所以他们愿意自己捐出几百澳元、几千澳元,拿出自己的钱来资助这样的研究。

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分类学是我们认识世界的工具


我们大家都知道,生物多样性,是我们维持人类赖于生活在地球上的,一个先决的条件,没有生物多样性,我们就无法生存下去。生物多样性都在讲,但是生物多样性,并不是简单地数一数有多少种,更重要的是生物多样性,包括三个层面的内容:一个就是遗传多样性;还有是物种多样性,就是我们说的种级;还有就是生态系统多样性。但无论是哪个层面的多样性,我们都需要知道它是什么种,需要做出正确的鉴定,这个过程其实就是一个分类的过程,所以分类学是我们认识世界的一个工具。

为了让更多物种不要在被发现之前就灭绝,我们要加快脚步发现新物种。

地球上估计有1000万种生物,当然也有人经过他们的研究,经过对雨林的一些研究,认为有3000万种,也有人说有5000万种。但不管怎么说,我们现在经过200年的研究,我们只发现了一百多万种,登记在册了一百多万种生物。还有非常大量的,有待发现的生物,因为气候变暖,人类活动干扰,环境变化,很多生物有可能我们还没有发现,它就已经灭绝了。所以我们必须要想办法,改变这个现状,尽可能快地、高效地、准确地,发现一些新物种。

所以我们分类学界,首先想到的就是,尽可能去采集标本,去那些人迹罕至的地方,用多种方法,采集不同的极端环境的,不同生态位的昆虫或者生物。但是有一个问题:我们获取这些标本的速度,远远快于我们研究的速度。比如我们研究所还有很多标本,是一百多年前,或者是几十年前的标本采到了,现在还没有时间,没有精力,去做研究,所以我们必须要想办法,加快我们研究的速度。

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用新技术发现昆虫纲的新目


研究标本是很重要的研究的载体,那么标本的数字化和在线分享,就非常重要了。以前,我们必须把标本快递到一个地方,然后他来研究这个东西。现在呢,可能我们通过影像,互联网+的这种方式,可以把它分享过去。现在常用的就是二维的照片,比如我们用很好的相机,很好的扫描电镜,可以提供亚微米的形态的细节,能够帮助我们做更进一步的分类。

但是我们现实的世界是三维的世界,不是二维的,所以后来有很多的三维的数据的获取和分析的方法,被不断地发明出来。比如说针对很小的厘米量级的,它有显微CT、还有三维重建技术、还有激光共聚焦方法。

我曾经利用这些成熟的三维技术,从缅甸琥珀中发现了一个昆虫纲的新目。缅甸琥珀的形成是一亿年前,恐龙时代白垩纪时期。刚才我讲界、门、纲、目、科、属、种,目级其实是比较高级的阶元了,我们日常发现新种和新属,相对容易点,发现一个新目还是非常非常难的,可以说是几十年一遇吧。我也很幸运,今年又发现了奇翅目的,第二个种,并且发现了它特殊的交配行为,这些都是用已知的技术完成的。

但是这些三维技术,还是有一些不完善的地方,最大的问题就是速度太慢。因为我们需要高效率,它速度太慢了,CT扫描一套数据要几个小时,甚至要几天的时间。所以我们就想办法,最后我们主导研发了,一个叫做结构光照明显微镜的一个技术。这个新的仪器,能够快速地获得高分辨率的三维数据这个虫子只有一厘米左右,然后我们这个新的仪器,能够获得的这个图像,是三米多高的,仍然能够保持非常高的清晰度,而且我们还可以实现,自动地拼接和自动的重建。二代的已经实现了彩色的、原色的图像,希望这个新仪器,能够为分类学的现代化解决一些问题。

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用多特征整合的算法玩转“找不同”


我们分类其实主要的还是用肉眼来看这个东西,像我们找不同游戏一样,就是看这个和那个有什么差异。我们现在需要的是定量的,我们要用数学的语言来刻画,圆有多圆、方有多方、椭圆有多椭圆,用数学的语言,定量地描述这个东西,这样就有一种方法叫几何形态学就应运而生了。但是几何形态学,我们做的过程中,后来也发现它有一些问题,它只能是单特征比较,比如说头和头,所有的标本只能比较头,但如果我们有很多特征的时候,怎么办呢?所以我们后来,又研发了一个新的软件,叫多特征整合的算法,现在这个软件也已经提供了,在线服务。虽然几何形态学已经飞速发展,但是它还是太慢了,因为它有很多步骤,需要我们人工手动地去操作一些东西,效率不高。

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用深度学习技术建立世界甲虫分科的体系“甲天下”


比较幸运的是 2006年,一个新的技术叫深度学习技术,它横空出世了。所以我也是比较快的就把它引入到生物分类的领域。光我们甲虫这一个目,它就有40万种。全世界有40万种甲虫,而且它很多时候非常难采集获得,根据这个办法,我们研究组研发了一个,我们命名为“甲天下”的世界甲虫分科的一个体系,一个系统。现在这个“甲天下”系统已经可以做到对世界所有已知的科,进行分类,自动鉴定。

但是刚才讲的,甲虫的种类太多,其他的分类阶元,比如亚科级、族级、属级、种级,还在研发之中。既然这个问题出现的数据量小,那我们就要到世界各地的博物馆,去拍这些照片,与国内外同行合作。另外我在这里呼吁公众能够参与我们这个平台,能够贡献数据。让我们一起去发现新物种吧!我们把新的物种能够给它登记在册,因为在分类学有一个做法:如果是你发现的这个标本,发现了新的物种,我们可以以你的名字来命名。所以说只有全民的参与,才有可能实现,“甲天下”数据的裂变性增长。
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香港“甲天下”的应用


种类太多了,世界种级的这种甲虫的分种系统,“甲天下”是太难做到了,短期之内是做不到的。所以我们就想,我们需要找一个地区,它种类不是那么多,然后又有可能做到,比较好的一个地区的就是香港。因为从2011年开始,我每年都受香港渔农自然护理署的邀请,到香港进行甲虫多样性的研究和调查。

目前已经获得大量香港的标本,为什么他们邀请我去呢?很重要的原因就是,香港是自由港,货物有通关的便利,所以就造成香港成为外来入侵种,进入大陆的一个跳板,所以我们一定要对香港进行比较系统的深入的研究。因为香港大概有1200种甲虫,目前我们已经设计了几个模块了,除了这个自动鉴定之外,很重要的模块就是预警的功能。

就是说不管是香港的公务员,还是我们大众、老百姓,我们看到一个甲虫是在香港拍的,拍了之后提交到系统,如果系统给出你名称,没什么问题,如果系统给你一个很低的鉴定率,很难知道它是什么,可能有三种情况:一个就是它有可能是入侵种,或者还有可能是新纪录,还有可能就是新种。因为大家拍的照片都有位置信息,所以我们也会精确地知道,你这个标本是从哪里采的,也为我们后续完善“香港甲天下”做补充。

有了新技术的支持,分类学将更好地带领大家认识世界、认识自然。

我们人类认识世界的进程是永无止境的,分类学的发展也是永无止境的。我相信,通过未来各类颠覆性的,硬件和软件的出现和迭代,分类学将不再是阳春白雪,而是大家看得见、摸得着的、认识世界、认识自然的,一个简单易用的工具和数据库。从而更好地保护我们的地球,实现可持续的发展。

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