自20世紀90年代以來,帝王蝶的數量一直在下降,一些研究將此歸因於轉基因作物的大量種植,這些作物可以耐受草甘膦除草劑“農達”。作物通常都會噴灑這種除草劑,殺死除轉基因植物之外的所有植物,其中也包括帝王蝶專門用來產卵的馬利筋。據一項估計,在過去20年中,玉米和大豆田中已經消失了約8.5億株馬利筋植物,這佔帝王蝶支援基礎設施的71%。
雖然帝王蝶數量下降與除草劑之間的相關性非常明顯,但科學家之間的共識並不普遍。氣候變化、遷徙過程中的死亡以及墨西哥越冬棲息地的喪失也被認為是原因。最近一項研究利用博物館的館藏品表明,帝王蝶的數量在草甘膦除草劑發明之前的幾十年就開始下降,但這一結論正受到一些研究這些蝴蝶的生態學家的批評。
準確評估昆蟲種群趨勢(更不用說造成這些趨勢的原因)非常棘手,特別是對於遷徙物種而言。一個問題是缺乏長期資料:直到最近,才有人持續監測昆蟲群落。“要真正瞭解它們的情況,我們需要對它們進行長期監測,”澳大利亞新英格蘭大學的生態學家瑪努·桑德斯說。“當然,這種情況並沒有發生,我們現在也無法回到過去進行監測。”上個月,發表在《美國國家科學院院刊》上的一項研究嘗試了一種虛擬的時間旅行,利用1900年以來的馬利筋和帝王蝶標本的數字化博物館記錄來評估種群趨勢。分析表明,馬利筋和帝王蝶都從20世紀50年代開始下降,遠早於草甘膦的出現。鑑於這種相關性,作者宣稱將帝王蝶的減少歸咎於使用耐除草劑作物的做法“既不簡潔,也沒有充分的資料支援”。(簡潔性是科學家所說的最簡單的解釋,符合觀察到的證據。)
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這引起了研究帝王蝶的生態學家團體的注意。《美國國家科學院院刊》研究的作者免費提供了他們的資料,其他幾位科學家開始重新評估這些資料。俄勒岡州立大學的昆蟲學家泰森·韋普里希顯然是第一個發現該研究缺陷的人。為了控制博物館收藏實踐中可能出現的不一致,作者將帝王蝶的數量評估為博物館所有鱗翅目(包括蝴蝶和蛾的目)標本的比例。但韋普里希認為他們忽略了一個事實,即上個世紀鱗翅目昆蟲的採集方法發生了變化,他說這種變化有利於蛾類的採集。
在20世紀40年代,鱗翅目昆蟲學家開始使用誘蟲燈來採集標本。將一盞電燈懸掛在採集容器上方,然後將裝置放置過夜,以捕獲任何恰好經過並飛入燈光的蛾。誘蟲燈是顛覆性的;它們使捕捉夜蛾的效率大大提高,韋普里希說,這是導致博物館收藏的蛾類比例從20世紀50年代開始上升的原因。為了糾正這一點,他重新評估了《美國國家科學院院刊》研究中帝王蝶數量的資料,僅佔蝴蝶的比例,發現從1900年到1980年沒有變化。韋普里希在2月下旬在預印本網站bioRxiv上發表了他的研究結果,在推特上釋出了他對該論文的質疑,並且還向《美國國家科學院院刊》提交了一封信。他說,這改變了網上對話的基調:從“人們閱讀[《美國國家科學院院刊》論文的]標題並認為草甘膦免責,到人們更加批判性地看待來自零星記錄的昆蟲數量主張”。
康奈爾大學生態學家阿努拉格·阿格拉瓦爾,他在2016年進行的研究是最早對馬利筋損失在帝王蝶數量下降中起過大作用提出質疑的研究之一,他認為《美國國家科學院院刊》的論文為該領域帶來了重要的新資料,而該領域一直缺乏資料。阿格拉瓦爾說,韋普里希對分析的批評是“合理的”,但博物館的記錄“最終將與我們正在努力拼湊的許多其他[資料集]具有同等的權重和重要性,以瞭解帝王蝶數量的下降”。《美國國家科學院院刊》論文的第一作者、威廉與瑪麗學院的生態學家傑克·博伊爾也表示,他認為韋普里希的發現並未影響該研究的結論,他指出重新分析並未對馬利筋的結果提出異議。“但我們主要是很高興人們在討論這個問題,因為我們對利用博物館記錄來了解過去各種各樣的事情的可能性感到非常興奮,”博伊爾說。
博物館館藏的數字化使得大量資料比以往任何時候都更容易獲取,這可能會激發生物多樣性研究。但幾位沒有參與《美國國家科學院院刊》研究的生態學家敦促在使用博物館記錄評估一個物種的長期數量時要謹慎。“我們不知道人們在哪裡進行了調查,調查了多少,或者在哪裡沒有進行調查,”密歇根州立大學的生態學家伊莉斯·齊普金說,她解釋說,記錄只顯示博物館的館藏中是否存在標本。喬治城大學的生態學家萊斯利·里斯表示同意。“使用博物館記錄來檢視數量趨勢真的很難,”她說,她解釋說,許多館藏並不一定反映現實世界中發生的事情。“其中很多來自某人在特定時期在特定地區進行了大量採集的館藏,”她說,生態模型必須仔細考慮這個過程。
當然,探究帝王蝶數量下降原因的潛在目標是阻止甚至扭轉這種趨勢。“除非我們知道是什麼在驅動”物種喪失,否則我們無法取得任何進展,威斯康星大學麥迪遜分校植物園主任*凱倫·奧伯豪澤說,她在1996年創立了帝王蝶幼蟲監測專案。“對於帝王蝶,我們知道我們失去了什麼,[而且]我們知道我們在哪裡失去了它。”透過經驗確定這些損失的驅動因素,生態學家可以提出政策措施並制定土地管理決策。塔夫茨大學的生態學家伊麗莎白·克羅恩建議進行小型研究,這些研究可以擴大規模,以提供管理建議。“這至少可以為您提供當地土地管理者和更高級別的保護決策者想要的規模的答案,”她說。她說,大型資料收集工作也很有用,但與博物館記錄一樣,它們也往往存在由抽樣變化引起的問題。
國家奧杜邦學會的保護生物學家莎拉·桑德斯(與瑪努·桑德斯無關)表示,使用多種技術來弄清楚物種或種群的情況是理想的選擇。“我們是否在不同的分析和模型中得出相同的結論並獲得相似的結果?”她問道。“如果是這樣,那麼我們就指向了一個方向,該方向在為恢復和保護行動提出建議方面似乎非常有意義。”奧伯豪澤說,最終,保護生物多樣性符合我們自身的最佳利益。“從長遠來看,導致帝王蝶和其他物種滅絕的事情將會傷害我們,”她說。“透過盡我們所能改變這些條件,使其他物種不致滅絕,我們就是在幫助自己。”
*編者注 (2019/3/21): 凱倫·奧伯豪澤的隸屬關係已更新。她是威斯康星大學麥迪遜分校植物園的主任。
