本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點
大自然沒有真正的平衡,只有在興衰之前短暫的表面平衡。
我們正在研究蚧殼蟲——一種不移動的(科學家稱之為“固著”)動物,它們生活在植物上並吸食植物汁液,在某些情況下,直到植物死亡(這裡的“我們”主要指的是我的學生之一,艾米麗·梅內克,以及她的另一位顧問,史蒂夫·弗蘭克)。一旦你學會尋找,就會發現蚧殼蟲無處不在,幾乎每片葉子下都有,都在吸食汁液。
蚧殼蟲的吸食大多是無害的,一種輕微的過失,一種無辜的痴迷,但蚧殼蟲可能會殺死樹木,甚至更糟。大約一年前,我們開始懷疑它們是否也會影響人類。當你思考你選擇花費一生研究的晦澀主題是否可能具有某種意義時,就會產生這種想法。那是一種美好而純粹的推測,然後我們讀到一篇關於翡翠灰螟的新論文,一切都改變了。好吧,並非一切都改變了。實際上並沒有改變那麼多,但那是一篇很酷的論文。
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圖片 1. 仔細看。這些是蚧殼蟲,它們與城市和世界各地的樹皮融為一體,讓你和我相信可以繼續前行。這裡沒什麼好看的。照片由貝基·柯克蘭/北卡羅來納州立大學傳播部提供
白蠟樹枝繁葉茂,美麗動人,在北美許多城市中最常見的城市樹木之一。或者曾經是。2002年,翡翠灰螟從亞洲來到密歇根州,開始殺死白蠟樹。據最新統計,在密歇根州和周邊州,已有數千萬棵白蠟樹被殺死。
如果說翡翠灰螟有什麼好訊息的話,那就是它為清晰地研究失去樹木會發生什麼情況奠定了基礎(我知道,這就像說泰坦尼克號的好訊息是它教會了我們巨輪是如何沉沒的)。這種甲蟲在入侵的任何地方都會殺死樹木,因此,隨著每一棵樹的死亡,相對於在沒有白蠟樹死亡的地方觀察到的情況,可以研究樹木損失的後果。研究、熱愛和擁抱樹木的人們認為,樹木提供了許多健康益處,包括它們對空氣質量和城市氣候的影響。有人認為,樹木的存在甚至可能導致當地某些汙染物減少,從而降低與汙染相關的人類健康問題(心臟病、呼吸系統問題、低出生體重嬰兒等)的發生率。
大量樹木(在本例中為大量白蠟樹)損失的預期影響將是,在樹木死亡的地區,人類的健康應受到更不利的影響。甲蟲越多 = 樹木越少 = 人類健康問題越多。甲蟲越多甚至可能 = 人類死亡越多。這些是人們坐在最喜歡的酒吧的露臺上時可以提出的假設,但通常優雅的酒吧假設在清晨的清醒空氣中被提出並與資料對質時,會變得一團糟。
這次不是。結果成立。甲蟲及其對樹木的影響在統計學上與超過21000例額外的死亡病例相關(是的,21000例!)。在翡翠灰螟殺死更多樹木的縣,死亡人數更多。間接地,翡翠灰螟可能正在殺死人類(也可能是其他事情與樹木死亡同時發生,從而影響人類健康,但尚不清楚這可能是什麼)。其他研究發現,房屋周圍樹木的數量與嬰兒的出生體重之間存在聯絡(樹木越多 = 生下低出生體重嬰兒的風險越低。參見西班牙一項獨立研究的類似結果)。這些新結果並沒有證明樹木對人類健康的積極影響,但它們肯定不排除這種可能性。所有這一切都讓我回到了我們正在研究的蚧殼蟲。這讓我重新思考蚧殼蟲對健康和福祉的影響。
最近,艾米麗·梅內克已經表明,蚧殼蟲在城市較溫暖的地區變得更加豐富。艾米麗的故事大致是這樣的。溫暖的城市使蚧殼蟲生活得更好(這是我們知道的)。由於蚧殼蟲有時會殺死樹木,這可能會導致它們殺死更多的樹木。由於樹木的死亡會對人類健康產生負面影響,因此甚至可能是溫暖的城市導致更多的蚧殼蟲,從而導致更少的樹木,進而導致更不利的人類健康結果。至少我們可以假設這些可能性(然後艾米麗可以去測試它們。指導可能很有趣。)。
圖片 2. 艾米麗·梅內克,蚧殼蟲語者。照片由貝基·柯克蘭,北卡羅來納州立大學提供。
但在這個活生生的謎題中還有一件有趣的事情。問題是為什麼蚧殼蟲並不總是殺死樹木。這是一個古老的問題,人們可能會更簡單地提出這個問題,“為什麼地球是綠色的?”,而不是如果所有的昆蟲都吃光了所有的植物而導致的棕色。
答案並不立即顯而易見。有人可能會說,不吃光所有植物符合昆蟲的最大利益,但昆蟲並沒有那麼聰明。我從未見過甲蟲或蚧殼蟲拒絕食用樹木。它們沒有為未來留下一棵的習慣。
相反,地球之所以是綠色的,很大程度上是因為動物吃掉並殺死食草動物。樹葉之間總是鯊魚周。讚美那些保持綠色狀態的捕食者。就甲蟲而言,可能真的是捕食者。但就蚧殼蟲而言,似乎不僅僅是捕食者,而是另一類生物——後院真正的怪物——寄生蜂。
寄生蜂是將卵產在其他動物體內的動物。它們是地球上最常見的生命形式之一,比鳥類和哺乳動物加起來還要多樣化和常見(然而,作為我們對它們關注度有多低的一個衡量標準,它們從未在《大西洋月刊》或《紐約客》中被提及)。許多寄生蜂專門以蚧殼蟲為食;在某種程度上,它們是樹木的捍衛者。看來這些寄生蜂在一定程度上控制了它們,因此,如果蚧殼蟲威脅到樹木,而樹木的缺失威脅到我們的健康,那麼這些寄生蜂可能正在拯救我們的生命。
圖片 3. 一種微小的樹木捍衛者(約 2 毫米),屬於 Encryrtus 屬的寄生蜂。這種黃蜂是在柳櫟樹上的雌性蚧殼蟲體內發現的最常見的寄生蜂之一。儘管我們聘請了一位寄生蜂專家來鑑定蚧殼蟲的黃蜂,但我們一直無法弄清楚它的種類。也許它是一個新物種。也許它只是一個很難鑑定的物種,以至於只有捷克共和國的一位老先生才能做到。照片由安德魯·恩斯特(受聘的寄生蜂學家)提供。
但生活從來都不是容易的。還有另一類生物,即重寄生蜂。它們將卵產在寄生蜂的卵或體內,而寄生蜂又在其他生物體內。如果說寄生蜂是人類(和樹木)的朋友,“重寄生蜂”再次像蚧殼蟲本身一樣,是我們的敵人。
圖片 4. 一種微小的重寄生蜂(約 1 毫米),屬於Pachyneuron屬,是 Encryrtus 黃蜂的剋星,間接地也是樹木和人類的剋星。照片由安德魯·恩斯特提供。
我現在已經從我們知道的走出了十步,進入了可能存在的領域,所以我應該回到白蠟樹,它們的缺失似乎使我們生病甚至死亡,並且簡單地建議我們周圍的樹木和我們的健康都依賴於多種多樣的生命形式,這些生命形式在無意中將食樹者控制在脆弱的平衡之中,這種平衡不斷地左右滑動,因為樹木、食草動物、寄生蜂和重寄生蜂贏得了戰鬥(但很少贏得戰爭)。誰知道呢,你的生命可能已經被一隻小黃蜂拯救了。世界之所以是綠色的,正是因為這些生物,但是,正如翡翠灰螟(它離開日本來到美國,逃脫了捕食者和寄生蜂)的案例所表明的那樣,在任何時刻,情況都可能發生變化。為了保持世界的綠色,我們需要做的一些事情相對來說超出了你作為個體的控制範圍(例如,既然翡翠灰螟已經到來,你控制其蔓延的能力是有限的),但有一件事肯定會傾斜力量的平衡,有一件事讓綠色團隊保持勝利,那就是植樹。植樹帶回了所有的好處,而當樹木被殺死時,這些好處會變成成本。一棵種植的樹木(及其蚧殼蟲、寄生蜂和重寄生蜂)也有助於冷卻炎熱的街道,從而減少蚧殼蟲的影響。如果你種對了樹,它會結出你可以吃的水果,長出可以掛鞦韆的大樹枝,或者寬大的樹葉,你可以在樹葉下帶著欽佩的心情散步,關注著蚧殼蟲和致命的寄生蜂在樹葉間飛舞,尋找它們所愛的東西,然後將針頭插入它的背部,植入一個近乎微觀的、外來的卵。
有關這些動物的更多資訊,請參閱林恩·費爾曼的故事,《樹中蟲,蟲中蟲》。