隐秘的变身:迁徙蝗虫如何在群聚中改变颜色与行为?

迁徙蝗虫(Locusta migratoria)是世界上最广泛分布的蝗虫物种,仅属于Locusta这一属。其生存范围涵盖非洲、欧洲、亚洲、澳洲及纽西兰,由于其拥有庞大的地理范围,涉及多种不同的生态区域,因此已描述出许多亚种。不过,并非所有专家都同意某些亚种的有效性。尽管在干燥地区会以疯狂的数量出现,但在北澳的草原中,迁徙蝗虫的数量却十分稀少。

迁徙蝗虫的基因组大小为6.5 Gbp,为目前已知最大的昆虫基因组之一。

然而,迁徙蝗虫的生存策略极为特别。该物种表现出多表型性,具体而言,它随着群体密度的变化而转变为两种主要的表型:独居相与群聚相。在蝗虫密度增加时,其形态和行为综合发生变化,从独居相逐步转变为群聚相。这一变化还包括颜色与体型的调整。

在群聚期,蝗虫的颜色从绿色或棕色转变为带有黄色和黑斑的橙色,而成年的群聚蝗虫则呈现棕黄的外观,随著成熟过程黄色的范围也会逐渐扩大。这一颜色变化不仅影响其外观,还与其行为的改变息息相关。科学研究表明,群聚相蝗虫的痉挛和运动行为都与其群体密度变化有直接关系。

现象的背后,DNA甲基化可能在蝗虫的大脑中起到了调节角色。

研究指出,当蝗虫被孤立时,其大脑中与群聚相有关的DNA甲基转移酶基因Dnmt3的表达会下降;而当蝗虫处于人多拥挤的环境中时,Dnmt3的表达则会显著增加。同时,这一表达与激素受体HR3有关,表明神经化学的改变对于蝗虫的行为转变有着深远的影响。

与人类的关系及经济影响

迁徙蝗虫的移动能力相当惊人,通常在风的推动下以每小时约15至20公里的速度飞行。蝗虫的群聚可在短短一天内迁移5至130公里不等。一次出现的蝗虫群体面积可少至不到一平方公里,也可能高达数百平方公里,每平方公里的蝗虫数量可达四千万至八千万只。

一只成年蝗虫每天可摄取自重几克的新鲜食物,数量相当可观:每一百万只蝗虫就能消耗一吨的粮食。

因此,蝗虫引发的灾害可能对农业造成毁灭性的打击。非洲地区曾经在1928至1942年间经历过一次严重的蝗灾,至今仍被记忆在心。尽管随着环境的变化,当前出现蝗灾的可能性变小,但仍然需要持续监控潜在的 outbreak。

蝗虫作为食物的潜力

在某些地区,迁徙蝗虫被视为可以食用的昆虫。自2017年起,瑞士已正式批准将迁徙蝗虫用于食品中。 2021年7月,欧洲食品安全局发表了一份科学意见,确认冷冻、干燥或研磨的迁徙蝗虫对人类安全。这进一步促进了这一食物的市场准入,显示出人们重新评估传统饮食的可能性。

亚种与其他蝗虫的分类

迁徙蝗虫的亚种范围广泛,并在许多生态区域内存在。然而,对某些亚种的有效性存在争议,这为科学界带来了一定挑战。

迁徙蝗虫的分类包括:L. m. burmana,L. m. capito(马达加斯加蝗虫),L. m. migratoria等多种亚种。

此外,在其他地区也可见到与迁徙蝗虫行为相似的其他蝗虫物种,如美洲蝗虫、澳洲灾害蝗虫等。这些昆虫的群聚行为同样可能对农作物造成威胁,也警示着栖息地变化对自然环境的影响。

随着对迁徙蝗虫的研究进一步深入,其生态与经济意义愈发显著。这样的变身对其生存、繁衍与人类的生活意味着什么呢?

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