在天上飛的動物里，昆蟲的種類和數量其實遠超人們熟知的鳥類。每年遷飛昆蟲的種群數量差異巨大，難以預測。

近日，美國《國家科學院院刊》在線發表了南京農業大學教授胡高團隊的最新研究成果。他們揭示了一種美麗的遷飛昆蟲——小紅蛺蝶的種群數量年際波動的關鍵環境因子。

難以預測的遷飛昆蟲

“昆蟲遷飛是規模最大的動物遷徙行為。”論文共同通訊作者胡高告訴《中國科學報》。2016年，其團隊在《科學》發表的文章中測算了空中蟲群的數量，“其數量和生物量都超過了鳥類”。

遷飛昆蟲包括害蟲、天敵、傳粉昆蟲，還包括傳播人類、動物或植物病原微生物的媒介昆蟲(如蚊子)，具有非常重要的生態功能。

胡高介紹，在我國，絕大多數暴發性害蟲具有遠距離遷飛能力。2020年，農業農村部頒布的《一類農作物病蟲害名錄》中的10種害蟲，有7種是遷飛性害蟲，如草地貪夜蛾、稻飛虱、稻縱卷葉螟。“這些基本上都是主要糧食作物的害蟲。”胡高說，遷飛性昆蟲如果大規模為害，將影響我國口糧安全。

“昆蟲壽命短，遷飛昆蟲需要多個世代來完成跨區域遠距離遷飛，其種群在遷飛過程中不斷繁殖、增長，因此涉及不同區域的多個遷飛、繁殖過程。影響遷飛昆蟲種群增長的因素多，種群規模年際波動大，年度間差異可達數十上百倍，從而導致遷飛昆蟲的種群暴發具有間歇性和突發性，難以準確預測。”論文共同通訊作者、英國埃克塞特大學副教授Jason Chapman告訴《中國科學報》。

“我們研究種群數量年際變化關鍵環境因子的目的，就是希望找到最為關鍵的環節，從而提前進行準確預測，指導害蟲的防控工作。”胡高說。

長期受到監測的“彩妝女郎”

小紅蛺蝶英文名是Painted Lady，意為“彩妝女郎”，是一種非常漂亮的蝴蝶，色彩鮮艷、花紋復雜，討人喜愛。

江蘇省農業科學院研究員、蝴蝶專家廖懷建介紹，小紅蛺蝶在全球廣泛分布，我國很多地方都有。其幼蟲取食100多種植物，主要為菊科、紫草科、錦葵科、豆科等。

每年春季，小紅蛺蝶由熱帶地區的北非、撒哈拉沙漠以南地區從南向北遷飛，進入歐洲，最北可到達蘇格蘭、芬蘭、瑞典等。“針對小紅蛺蝶，歐洲國家有非常系統的長期監測數據。這為研究遷飛性昆蟲的種群年際變化提供了非常好的數據支持。”胡高說。

Chapman介紹，歐洲國家長期系統的小紅蛺蝶監測數據主要來自科學愛好者，并不是政府部門。“科學愛好者之所以監測小紅蛺蝶，是因為它們非常漂亮，當然更重要的是蝴蝶數量多少反映了自然環境的好壞。”

實際上，他們不僅監測小紅蛺蝶，也監測其他蝴蝶和蛾子。Chapman說，數據雖然來自民間，但他們有非常嚴格、統一的監測標準和記錄方法，可保證數據的可靠性。

胡高介紹，美國科學家更關注另一種漂亮的遷飛性蝴蝶——大斑蝶(又名帝王蝶)。在我國，很多人喜歡蝴蝶，但不太關注蝴蝶種類。蝴蝶不是最重要的害蟲，研究相對較少，有關蝴蝶遷飛的研究則基本沒有。“研究小紅蛺蝶的遷飛規律，將對我們研究其他遷飛害蟲有啟發。”

衛星遙感：昆蟲遷飛的跨境調查

“在這項研究中，我們利用了衛星遙感數據——歸一化植被指數(NDVI)來反映越冬區的植被狀況。”胡高解釋說，這是反映地表植被狀況的一種指數，取值范圍0到1之間，數值越大表示植被情況越好，有更多綠色植被，生境更好。

基于歸一化植被指數和歐洲小紅蛺蝶種群長期監測數據，他們利用模型篩選出了可預測歐洲夏季發生區小紅蛺蝶種群大小的3個關鍵環境因子：越冬區非洲西部稀樹草原區冬季NDVI值、北非春季NDVI值，以及遷飛季節經向風風速。

胡高解釋說，前兩者實際上是指蟲源區的植被情況。遷飛進入歐洲的蝴蝶是從非洲西部稀樹草原區和北非馬格里布區域來的。“這些區域冬季或春季的植被狀況越好，越能為蝴蝶提供更好的食料條件或蜜源植物，蟲源地的種群密度就越大，就有更多的蝴蝶向北遷飛。”結果表明，越冬區的植被狀況與夏季發生區的種群大小密切相關。

而昆蟲遷飛需要借助風力，乘風而行，第3個因素經向風就是指從南向北的風。“風速越大，越有利于昆蟲遷飛。”

胡高認為，這為利用衛星遙感異地監測和預警遷飛昆蟲的種群動態提供了新方法和新思路，尤其是針對跨境遷飛的重大農業害蟲。“這項研究表明，我們可以利用衛星遙感來監測蟲源地的發生情況，從而對遷入區進行異地測報。”

衛星遙感具有監測范圍廣、不受時間空間限制的特點，已有不少研究利用衛星遙感來監測病蟲害，但效果不太理想。因為當從衛星遙感上看到蟲害時，其發生程度可能已經很重了。胡高說，通過監測蟲源地寄主植物情況，可以判斷蟲源地發生程度，預測遷入量大小。

由于我國很多遷飛性害蟲的蟲源地是在東南亞國家，如稻飛虱和草地貪夜蛾，很難直接去蟲源地調查發生情況。胡高強調，基于這項研究結論，將來可以通過衛星遙感方法進行害蟲蟲源地的跨境調查。