随着气温的升高,昆虫的袭击变得越来越强烈,恒达招商协议植物无法应对害虫和气温升高的双重打击。这些是最近发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究的发现。
这项研究进一步证实了先前的发现,即持续的温暖和干燥的环境使害虫更加饥饿,增加了它们的数量和地理范围。由于代谢率的增加,昆虫在炎热的条件下吃得更多。
由于人类活动造成大气中温室气体的增加,气温迅速上升,农作物越来越多地同时面临极端高温和虫害的威胁。
研究发现,这种双重威胁可能超出了农作物的承受能力。
我们已经看到气候变化、天气、害虫行为和作物应对机制之间的复杂关系所产生的重大后果。
2017年,印度至少9个主要农业州的农民遭受了严重的农作物损失,原因是飘忽不定的季风和随之而来的虫害袭击。
非洲、西亚和南亚每年和目前正在发生的蝗灾可能是所有虫害中最危险的。专家们认为,气候变化可能正在影响物种的分布区域和繁殖周期。
阿拉伯海日益增加的气旋活动正在地球上一些最干旱的地区(例如阿拉伯半岛的鲁卜哈利沙漠)造成突然降雨。
这里又热又湿,是蝗虫的理想繁殖地。今年,大量的繁殖导致它们向南亚迁徙,这对农作物造成了严重的破坏。巴基斯坦损失了40%的农作物。
越来越多的“外来”植物和害虫入侵印度,破坏农作物。在过去的15年里,印度已经发生了至少10次大规模的害虫和杂草入侵。2018年,秋虫入侵几乎摧毁了该国所有的玉米作物。
农作物有一定的自然防御机制来抵御害虫和温度升高。当昆虫从叶子上咬下一块时,植物会分泌一种叫做茉莉酸盐的激素。JA向植物发出虫害警报,并产生化学物质来抵御虫害。
当植物经历高温时,它们会把叶子从炎热的地面上抬起来保护自己。它们还会通过树叶上的气孔(气孔)“出汗”——类似于我们人类通过皮肤所做的事情——这样水就会蒸发并冷却树叶。
单独来说,这些防御机制是相当有效的。
然而,快速的气候变化加剧了这些威胁,夸大了对农作物的压力。
为了更好地了解植物在这种双重威胁下的反应,美国密歇根州立大学的科学家们对受到毛虫攻击的番茄进行了温度控制实验。
实验在环境温度(28℃/ 18℃夜间)和高温(38℃/ 28℃夜间)下进行,类似于热浪期间的条件。
研究发现,当植物在高温条件下受到攻击时,作为防御机制的一部分,它们会比正常条件下产生更多的JA激素。然而,实验表明这并不能阻止毛毛虫。
“当我打开生长室的门时,我很震惊,这两种植物在‘正常’和‘高温’下生长,”麻省理工大学-美国能源部植物研究实验室的杰出教授Gregg Howe在一份新闻声明中说。
“温暖地方的毛毛虫要大得多;他们几乎把那株植物都毁掉了。”他补充道。
相反,高浓度的JA会阻碍植物自我冷却的能力。它不能通过气孔举起树叶或出汗。
作者指出,目前还不清楚为什么植物在产生更多的JA时选择不打开毛孔或者干脆不让汗水进入它们的毛孔。可能是他们不想从受伤的地方失去水。
也可能是毛毛虫用了一些诡计来迫使叶子上的气孔保持关闭,这样植物就不能自我冷却,因为温度较高的叶子对幼虫的生长发育更有利。
不管原因是什么,如果植物失去了自我冷却的能力,它们就会遭受类似中暑的痛苦。
豪威研究小组的博士后研究员、该研究的第一作者内森·哈夫科在新闻发布会上说:“我们发现,这些植物的光合作用(即作物产生生物质的方式)受到了严重损害。”“生产生物质能的资源是有的,但不知何故它们没有得到适当利用,导致作物产量下降。”
虽然这项研究的结果是基于专门对受毛虫攻击的番茄植株进行的实验,但预计其他植物和害虫也会有类似的行为。
这项研究明确表明,
恒达代理气候变化导致的气温升高可能会以多种方式加重对农作物的压力。更多的恶性昆虫袭击,植物抵御害虫的能力下降和气温上升可能会夸大未来几年的作物损失。
“我认为我们还没有意识到防御反应和植物生产力之间的意外权衡,特别是当其他类型的环境压力存在时,”Howe说。“如果植物面临高温或其他压力,启动防御反应可能弊大于利。”