编译/陈能场（广东省生态环境技术研究所研究员、中国科协环境生态领域首席传播专家） 原题：Eavesdropping on Soil Insects Could Aid Pest Management 网址：https://www./discover-soils/story/do-soils-need-low-salt-diet 作者：迈克尔·格劳（Michael Graw） 时间：2019年11月1日 图片来源: © ISTOCK.COM, PLAZACCAMERAMAN 卡罗琳-莫妮卡·戈雷斯（Carolyn-Monika Görres）大笑说起自己的研究中一件似乎不太可能发生的事。她从没料到自己会偷听生活在土壤中的甲虫，更不用说计划她现在称为Underground Twitter的项目了。 德国Hochschule Geisenheim大学的生态学家戈雷斯（Görres）对在植物根部上咀嚼昆虫如何促进土壤中的温室气体排放感兴趣。但是，在三年前试图解决这个问题时，她遇到了一个问题：在不挖土和破坏她想监测的生态系统情况下，很难知道土壤昆虫正在啃什么，甚至有多少昆虫在地下。她想监视。 这种困境并非戈雷斯的研究所独有。监测土壤昆虫是出了名的困难。美国农业部研究员理查德·曼金（Richard Mankin）说：“对土壤昆虫的研究很少，这是因为它真的很难。”他的职业生涯大部分时间都在研究地下小动物。对于那些田地受到土壤害虫（例如蛴螬）威胁的农民来说，金龟子科中的甲虫的幼虫经常破坏收成，确认侵扰的唯一方法是挖开田地。 他说：“哦，我的天哪，这些都是鸣声（stridulation）。”我们根本不料到会这样。 —霍森斯大学盖森海姆大学的卡罗琳·莫妮卡·戈雷斯 约克大学声学研究员曼金（Mankin）和大卫·切斯莫尔（David Chesmore）等科学家探索的一种监测土壤昆虫的方法是倾听幼虫发出的声音。昆虫学家在调查稀有鸟类物种，野生生物生物学家追踪黑猩猩等难以追踪的动物，以及昆虫学家研究蟋蟀和蝉等地上昆虫时，声音监测非常普遍。切斯莫尔说，土壤科学家花了数十年的时间，试图通过在移动或进食时发出的声音来检测蛴螬和其他农作物害虫，但切斯莫尔说，“土壤中的声音不会传播太远”。结果，大部分到达地下麦克风的噪音，如切斯莫尔在职业生涯中发展过的噪音，都是安静和模糊的。 尽管如此，戈雷斯还是需要一种方法来监测土壤昆虫，因此她与切斯莫尔联手设计了一种方法来记录实验室中蛴螬的声音。这对夫妇的实验只是“盒子里放着一些幼虫”，就像戈雷斯所说的那样，由切斯莫尔设计的棒状麦克风被推入泥土中。听了最初的录音，戈尔斯不仅听到了喂食的声音，而且听到了一系列意想不到的鸣叫声。“我听到了这些奇怪的声音，所以我去了大卫，他说，‘哦，我的天哪，这些都是轧轧作响声。’我们根本没想到那样。” 安德烈·克鲁兹（AndrzeJ KRAUZE） 刺耳声最常与地上的昆虫如蟋蟀有关，这些昆虫通过身体硬化、呈梳子状的器官上摩擦双腿产生噪音。但是这些声音在土壤中很少被听到，而且在蛴螬中还没有得到很好的研究。对于戈雷斯来说，这是一次幸运的突破，彻底改变了她的研究轨迹。“刚开始的时候，我想测量温室气体的排放量。声学原本只是该项目的一小部分，之后就变成了整个研究领域本身。” 戈雷斯和切斯莫尔于今年夏天发表的后续记录和分析结果首次表明，可以通过它们的条带监视两种蛴螬，即大栗鳃角金龟子（Melolontha melolontha）和东方五月金龟子（M. hippocastani）。重要的是，研究人员仅仅通过倾听它们的声音模式就能分辨出这两个物种。东方五月金龟子的鸣声短促，断断续续爆发，而大栗鳃角金龟子的鸣声刺耳稍长。他们还发现，随着土壤容器中灌木的丰度增加，每个幼虫的平均鸣声率也会增加。 康奈尔大学土壤生态学家凯尔·威廷斯（Kyle Wickings）指出，根据物种的鸣声能力区分土壤中物种的能力对于研究人员和农民而言都是都是向前迈出的一大步。他解释说，一旦每立方米土壤中有100个或更多幼虫，一种特定种类的蛴螬的侵扰可能对农民造成困扰，而另一种物种可能以每立方米仅10个幼虫的丰度威胁农作物。使用鸣声“不仅能检测有害生物的存在，而且还可以区分[物种]并将其与管理决策联系起来，这是一件大事。” 戈雷斯希望有一天，在农田中放置麦克风有朝一日能为农民提供一种更便宜、破坏性小的方法来监测虫害。威廷斯表示他支持这个想法，尽管他提醒说戈雷斯和切斯莫尔尚未尝试在受控实验室实验范围之外检测出鸣声，并且尚未证明有可能从其鸣声的发生频率准确估计幼虫的数量。 另外，戈雷斯希望记录和分析刺耳的声音，以提高对昆虫生物多样性的估计。作为她即将进行的“地下推特”研究的一部分，该研究旨在确定土壤中的昆虫何时以及为何相互交流，她计划在一个田野中埋入多个麦克风，以全天候录音六个月。她说：“所有这些昆虫研究都涉及生物量如何下降以及物种受到的威胁，但这都与土壤上方的昆虫有关。”“我们对土壤中的生物多样性知之甚少，因为它很难监测。”曼金对此表示赞同，尽管他指出，由于尚不知道许多土壤昆虫会发出鸣声，因此仅依靠鸣声也可能会使昆虫多样性的估计偏误。 将声学监控从实验室转移到现场的另一个障碍是如何处理该方法生成的大量数据。在实验室研究中，研究人员通过听偶发性杂音并确定哪些声音属于哪个物种，来人工分析他们制作的所有录音（大约12个小时的音频）。“这是录音的一个缺点，”戈雷斯说。“它产生了如此多的数据，在某些时候您再也无法手动对其进行分析了。”不过，她说，她相信自动数据分析（可能是通过机器学习实现的）将能够在几小时内从录音中找出杂音，并确定哪些声音属于哪些物种。 最终，戈雷斯望回到她最初打算回答的有关温室气体排放的问题。她说：“我的假设是蛴螬的鸣声活动某种程度上与它们的代谢活动有关。”因此，也许我可以使用声活动来模拟温室气体的排放。但是现在，这只是我的一个疯狂的想法。” 注：迈克尔·格劳（MichaelGraw）是驻华盛顿贝灵汉的自由新闻记者和摄影师。 |
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