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一场农业革命迁徙型帝王蝶被逼上濒危之路?

2023-12-29Ziqi

科学大观园 2023年22期

世界自然保护联盟(IUCN)前段时间发布了最新的濒危物种名录。其中除了白鲟被宣布灭绝之外,迁徙型的帝王蝶首次被列为濒危物种。

在很多人心目中,帝王蝶似乎是和“濒危”不沾边的生物。每年9月,铺天盖地的帝王蝶从美国各地启程,向南飞往墨西哥的森林中越冬。层层叠叠的蝴蝶停在冷杉树上,甚至能将树枝压断。

但是,IUCN受威胁物种名录中的“濒危”级,并不是开玩笑的。此次迁徙型帝王蝶被列入“濒危”等级,已经预示着非常危险的处境,类似于东北虎(西伯利亚虎)的危险级。

如果情况进一步恶化成“极危”,就成了像华南虎、扬子鳄这样的情况,严重依赖人工繁育来维持种群延续。

据统计,在美国西部的俄勒冈州、加利福尼亚州与墨西哥之间迁徙的帝王蝶,已经几近绝迹。而美国东部各州的帝王蝶,在最近20年中数量减少了超过80%。

是什么力量把帝王蝶逼上了濒危之路呢?一方面,森林砍伐、气候变化是重要原因。

不过专家研究发现,一些企业也对此负有不可推卸的责任。这要从40多年前的一场农业技术变革说起。

一场“农业革命”

1976年,孟山都公司推出了一款新型除草剂,叫作“农达”。

农达是历史上首款草甘膦除草剂,对人体无害(存在争议)。

它不像市面上已经有的除草剂那样,只选择性杀灭某些科属的杂草,而是会杀死接触到它的所有植物。最初,农达主要用来清理抛荒田地、果园地面、人行道等。

对于这种无差别杀灭的除草剂,有人还奚落说:“用农达?干吗不直接泼开水?”

但是,之后孟山都公司推出的抗草甘膦作物,彻底改变了除草剂的玩法,甚至改变了现代农业。

孟山都经过10余年的转基因技术研发,在1996年推出了抗草甘膦大豆,1997年推出抗药棉花, 1998年又推出了抗药玉米。这些产品是最早的商用转基因作物。

农民在种了公司的这几款抗草甘膦作物之后,再大面积喷上农达。农田里干干净净,什么杂草也没有,只留下必要的作物。

美国有很多农机公司,用飞机或者直升机为农场进行大面积喷药。这成了美国高效率集约农业的缩影。

草甘膦和抗草甘膦作物的配合,为农民大大降低了除草、防虫的成本,提高了大宗经济作物的产量。

抗草甘膦作物很快在美国和世界范围内获得了巨大成功。时至今日,美国种植的大豆和玉米,依然有超过90%是转基因品种。

现在回望过去,孟山都创造的是一种新的单一种植农业,即在大面积栽培单一转基因作物,并配合特定的除草剂、生长激素,实现集约化生产。

这种生产模式为世界粮食安全作出了贡献。

这一场看似皆大欢喜的农业变革,却违背了生态学和ESG(即环境、社会和治理单词首字母的缩写)中的一个基本信念,即“生物多样性”。

飞机一过,除了作物之外寸草不生。这一定会出问题的。

不过最开始的时候,人们觉得问题只是在作物青黄不接的时候,田野中没有其他植物;或者蜜蜂蝴蝶要受点苦,因为它们只有一种植物的蜂蜜可吃。

直到帝王蝶开始从田野中消失,人们方才意识到,大问题来了。

ESG补救

在被杀灭的众多“杂草”中,有一类叫作“乳草”(milkweed)的常见多年生草本植物。

它之所以被称为乳草,是因为它的茎叶被折断之后,会流出奶白色的液体。

这种白色液体有毒。帝王蝶恰恰利用了这一点,它们把卵产在乳草上,幼虫以乳草为食,获取其中的毒素用以保护自己。

在美国广袤的大豆、玉米地里,乳草被除草剂杀灭之后,帝王蝶就失去了繁殖的环境。

2010年,艾奥瓦州立大学的一位叫作Robert Hartzler的农学家发现,1999年美国中北部的大豆和玉米地中,51%的地块中可以找到乳草。而到了2009年,这个比例降低到了9%。

他的同事John M. Pleasants则估计,美国中北部的乳草种群,在1999—2012年这些年中减少了58%,同时帝王蝶种群减少了81%。

此后,帝王蝶衰落的其他证据,也陆续被发掘出来。

到2014年,美国鱼类及野生动物管理局(FWS)收到多个学者和环保组织的联名信,请求在帝王蝶保护事务上动用《濒危物种保护法》。

这是生产转基因种子和除草剂的农业科技企业所不愿看到的。

因为,动用《濒危物种保护法》意味着把大片农用土地“退耕还草”,改造为帝王蝶保护地。同时,官方可能会考虑对草甘膦除草剂的使用进行限制。企业将因此失去一部分市场和客户。

而且,“灭绝帝王蝶”的罪名,也是它们背负不起的。如果这些企业回答不了“转基因农业和生物多样性如何共存”的问题,未来的全球业务扩张将会极大受限。

一众农业科技企业这才认识到,生物多样性和自身经营活动紧密相关。2014年之后,它们陆续将“生物多样性保护”,尤其是帝王蝶的保护工作,纳入自身ESG治理工作范畴。

虽然新的耕作模式是声名狼藉的孟山都公司开创的,但这种耕作模式到2000年之后,成了全行业的生意。其中所有农业科技公司都应该负起责任。

在一个帝王蝶保护项目的合作方名单中,我们能看到全球头几大农业科技公司悉数在场,即巴斯夫(BASF)、科迪华(Corteva)、先正达和拜耳(Bayer)。

其他合作方包括美国政府机构和非政府组织,比如美国农业局(AFBF)、玉米和大豆的种植者协会,以及保护蝴蝶和蜜蜂的环保组织等。

这里面之所以没有孟山都,是因为该公司在2018年被拜耳和巴斯夫瓜分,“孟山都”品牌被永久停用。

各大农业科技企业拯救帝王蝶的行动没有太高的科技含量。比如,巴斯夫发起了一个活动,鼓励农民在荒地、休耕地上建立帝王蝶保护地,把被除草剂杀灭的乳草再种回去。

很多农户还收到了巴斯夫公司寄来的乳草小苗。

还有农户领到一块广告性质的告示牌,写着“帝王蝶栖息地”以及巴斯夫公司的口号。

帝王蝶每年从南到北,要穿越4000 公里的大陆,才能回到北方故土。

其他企业的对策也与巴斯夫类似,都是鼓励农民把从前的“杂草”再种回去。

这是一个“系统工程”,各个农业科技企业联合起社会组织、政府机构的利益相关方,把农民建立的帝王蝶保护点做成地理信息数据库,并以此为依据,规划建立了帝王蝶迁徙的生态廊道。

总的来说,补种乳草的办法可能起效,但也有“头痛医头,脚痛医脚”之嫌。毕竟除草剂杀灭了很多种植物,这些植物本身就是生物多样性的一部分。

现代集约农业,本质上就意味着伤害生物多样性。两者中间有一部分矛盾是不可调和的。

为了缓和这一矛盾,农业科技企业也在寻找更加智能化的方案。

比如巴斯夫联合博世(BOSCH)开发了智能喷洒系统。这个系统运用计算机视觉技术,只对必要的杂草植株进行精准喷药,可以减少高达70%的施药量。

数字农业和其他措施,都是在坚持单一转基因作物农业的前提下,对生态做出的补偿。这能否实质性扭转农业对生物多样性的侵害,还有待观察。

从这些年的效果上看,即便人们做了上述种种努力,短期内人们还是没有挡住帝王蝶种群衰退的颓势。

到2020年底,美国鱼类及野生动物管理局发布公告,表示帝王蝶的情况将适用于《濒危物种保护法》。但此后,官方把有限的精力用在相关的评估工作上,尚未启动实际的保护措施。

到2022年7月,帝王蝶正式被IUCN列为“濒危物种”。这可能刺激官方更快采取行动。

在美国国境线另一边的墨西哥,帝王蝶保护的活动家Homero Gómez González在2020年1月被人谋杀。

杀害他的凶手至今没有被找到。但据推测,凶手可能是当地的伐木者或者牛油果种植户,他们的生计在帝王蝶保育项目中受到了损害。

正如墨西哥发生的这种情况,当生物多样性保护行至深处,很可能会与粮食生产安全、农民生计产生难以调和的冲突。

对于美国官方而言,平衡农民利益、粮食安全和帝王蝶保护,是一项庞大而精细的工作,尤其考虑到美国大豆、玉米的生产波动,将对全球的食品产业链产生难以预测的“蝴蝶效应”。

目前,国际社会对ESG中“生物多样性”议题的风险评估,还缺乏一致性的认识。

比如很多人关心帝王蝶,还只是因为它是一个明星物种,尤其是北美居民对这种橙色的蝴蝶怀有很深的感情。

但从实用的意义上讲,帝王蝶濒危昭示着一个更系统的风险,即单一转基因作物农业会造成各类传粉昆虫的种群衰退,最终将祸及自身,导致农作物减产。

除此以外,单一转基因作物农业还夺去了农民根据本地生态状况选择、选育作物品种的能力。世界各地的农民种植同一种作物,这在营养、生物安全等方面留下隐患。

除了上述风险,生物多样性衰退还可能意味着土壤侵蚀、水源衰竭、渔业资源耗竭等。这些危机一旦失控,会对中小国家的经济造成毁灭性打击。

问题固然严峻,但它们远没有从上游的农业技术企业、农化企业,充分传导到下游的食品制造、食品销售企业,更难以传导到普通消费者那里。

很难有人因为一个小小的蝴蝶,而愿意为全球粮价波动做准备。

想要扭转这一局面,还是要把顶层设计的功课补上。

5代接力飞越4000公里

帝王蝶每年从南到北,要穿越4000公里的大陆,才能回到北方故土。一代帝王蝶的生命飞越不了那么长的路程,父辈们在返乡途中耗尽短暂的生命,把回家的重托交给子辈,子辈再传承给孙辈。往北再往北,每一代都离家近了一步,一直接力到第5代的后代终返家园,栖息在祖辈待过的那棵大树上度过宝贵却短暂的夏天。

帝王蝶,明橙色的翅膀上有一道道黑色条纹勾画出的图案,还有一个名字叫黑脉金斑蝶。生命只有短短几周时间的蝴蝶,通常在本地生、本地长,走完生命周期也不离开家园半步。帝王蝶却是蝴蝶群里的异类,它像高飞的鸟儿一样,有远隔近万里的两处家园,每年要长途跋涉,到南方过冬,到北方过夏。

发现帝王蝶的迁徙之旅是个古老的故事,很久以前,大家就发现加拿大的帝王蝶过完夏天就会启程往南飞,它们要飞到哪里去?没人能回答,不过很多人都想知道答案。

1951年,昆虫学家厄克特(Frederick Urquhart)组织团队,刮掉30万只帝王蝶翅膀上的小片鳞片,贴上一张带数字的标签。夏末初秋的8月,标签蝴蝶开始结队往南飞。研究团队在报纸上刊发广告,希望得到看见标签蝴蝶的目击者帮助。接下来的几个月里,团队陆续收到了南方传来的消息,帝王蝶飞越了美加国境线,来到美国。

蝴蝶一路上没有停留,径直向南,在美国越走越远,来到得克萨斯州,然后再一次穿越国境,从美国飞到了墨西哥。在墨西哥城以西的火山山脉间,帝王蝶失去了踪迹。

最后也是最重要的一块解密拼图缺失了,帝王蝶去了哪里?

20年过去了,拼图依然没有找到。昆虫学家在墨西哥当地的报纸上刊登广告,恳请大家帮助他们寻找缺失的一环。1973年,布鲁格(Ken Brugger)夫妇看到广告,开始在火山山脉间寻找失踪的帝王蝶。

两年后,布鲁格夫妇在高山上遭遇了冰雹,冰雹带来的不只是惊吓,还有惊喜,随着冰雹一起掉落了成千上万的帝王蝶,藏在树上的帝王蝶被冰雹砸出了身影。迁徙的蝴蝶躲进了海拔3000米的高山,栖息在冷杉和雪松上过冬。蝴蝶待在凉爽平静的树上,以一种类似于冬眠的、叫作滞育的静止状态度过冬天。

从加拿大南边的安大略省到墨西哥的火山山脉,帝王蝶飞越了整整4000公里。虽然找到了最后一块拼图,但是持续20多年的观测研究还没有结束,还有帝王蝶另外一半的返程之旅。接下来的观测有了更先进便捷的工具,可以用GPS定位,用基因测序。后半程的观测发现了帝王蝶旅程中最震撼的一个秘密:接力飞行。

飞越4000公里,熬过一个冬天的帝王蝶,终于等到了春暖花开。3月,帝王蝶出发了,踏上了北上回家的旅程。相比南下,北上的路更为艰辛。

历经长途跋涉的秋天、忍饥挨饿的冬天,伤痕累累的帝王蝶已经走到了生命的末期。它们拼尽最后一点力气,从墨西哥飞到了美国的佛罗里达州,产下后代。第一代帝王蝶,从头年的8月到来年的3月,活了7个月。春天出生的第2代帝王蝶,生命远比父辈要短,只有6个星期的生命。它们继续往北飞,飞不动的时候停留下来养育第3代帝王蝶。春天到夏天出生的几代帝王蝶都只有几周的生命,破茧而出的蝴蝶,短暂的生命里只有一件事,就是接力往北飞,直到北方的加拿大家园。8月份,返回北方家园的第4代蝴蝶生产了第5代帝王蝶,这是最强悍的一代,体型饱满,颜色润泽,脂肪含量最高。质量最好的一代也是任务最重的一代,要在75天之内穿越4000公里,重返祖辈过冬的云杉树。

5代完成一次轮回旅程,帝王蝶的一生都在路上,一天要飞50公里。一双薄薄的翅膀,一个细小的身躯,怎么会充满那么大的力量?事实是如果只靠翅膀的力量,帝王蝶翻越不过千山万水,它的秘密在于御风飞翔。

在我们头顶上,不同高度流动着不同方向的气流。当你乘坐热气球周游世界时,一旦热气球离开地面,你的方向只能交给空中的风决定。热气球的动力只控制它的上升下降,方向全凭气流决定。飞行员调节气球的高低位置,寻找合适的气流,带你飞向正确的方向。

帝王蝶跟热气球一样,翅膀的力量用来上升下降,找寻合适的气流,然后让风把它带回遥远的故乡。好风凭借力,送我上青云。身轻体软易吹倒的帝王蝶,比起御风滑翔的鸟儿更有优势,一阵风就能把它吹走很远。

迁徙的帝王蝶分东西两批,东路从加拿大到墨西哥,西路路途稍短,从美国到墨西哥。

帝王蝶的导航能力

川流不息的风能送帝王蝶回家,可问题是,回家的路太过遥远,4000公里的旅程,没有父辈的指引,新手帝王蝶怎样找到回家的路?

一个收集了50年的野外实测数据,历经多年积累的实验揭开了帝王蝶导航的真相。

加拿大贵湖大学团队收集了位于加拿大东边安大略省的帝王蝶,分成两批,一批留在安大略,一批运到西边的卡尔加里。从东到西间隔2500公里,有两个小时的时区差异。原来朝西南飞就能到墨西哥的帝王蝶,换到新出发地后,要朝东南飞才能到家。

团队把两批蝴蝶放到模拟飞行器中飞行,安大略的帝王蝶启程后,没有一丝犹豫,径直朝着西南飞,它们的方向正确。卡尔加里的帝王蝶启程后,也没有一丝犹豫,径直朝着西南飞,它们的方向是错误的。

卡尔加里蝴蝶在照射着自然光线,能看到太阳的飞行器里飞了4天,一直朝着西南飞,没有调整方向。卡尔加里和安大略有东西时区差异,同一时间看到太阳的角度各有不同,如果帝王蝶体内有太阳罗盘的话,可以根据太阳角度调节正确的飞行方向,把西南的方向改成东南。

体内有导航器的鸟儿,比如紫翅椋鸟(Sturnus vulgaris)和信鸽(Columba livia),被运到新的地方,6个小时后就能感知到位置的变化、时区的差异,找到飞行的正确方向。很明显,帝王蝶没有这种调节方向的能力。

体内没有GPS定位器的帝王蝶,怎样回家?分析了50年的实测数据,团队总结:不像以前人们认为的那样,帝王蝶有导航能力,能像信鸽一样,根据太阳角度和时区差异变化而精确定位。实际上帝王蝶只能依靠两种简陋的定位工具回家,一种是指南针罗盘,另一种是地形变化。

南飞的帝王蝶大致知道南方的方向,它们上路时,遇到秋季主导的东北风,风把蝴蝶吹向西边的洛基山脉(Rocky Mountains)和马德雷山脉(the Sierra Madre Oriental)。帝王蝶只要沿着洛基山脉一路南下就行,高大的山脉指引着它正确的方向。如果帝王蝶沿着海边走,它也能沿着海岸线到达南方。没有导航定位器,但是送蝴蝶回家的风里携带着大山的气息,还有大海的湿度,帝王蝶能在山川河流的指引下,回到故土。

团队最后作了一个有趣的推论:没有地图定位的帝王蝶,到达墨西哥火山山脉时,也许是祖辈们积累在森林里的味道引领它们找到最终落脚的那棵云杉树。

◎ 来源|阿尔法工场