世界上致人死亡最多的生物,不是毒蛇老虎或者鲨鱼,而应该是蚊子。仅1900年-1950年间,疟疾就让1亿人失去了生命。一直到了2016年,全球仍然有90多个国家流行疟疾,有2.16亿新发病例,约有44.5万人死于疟疾,而疟疾的主要传播途径就是蚊子叮咬。
疟疾这种起源于非洲的古老疾病,随着人类迁移到全球各地而扩散开来,这种病有多可怕呢?
在早些时候,人们并不清楚疟疾是如何发生的。虽然按照经验,疟疾与沼泽和热带雨林有关,但是疟疾的具体发病原因和传播途径直到19世纪末才被搞清楚。
一位名为拉伟兰的军医,最早怀疑疟疾的病原体是寄生虫,果不其然,他用显微镜成功地观察到了疟原虫。可是这种疟原虫到底是如何进入到人体内的呢?拉伟兰一直没找到原因。
后来研究者曼森医生怀疑蚊子可能是疟原虫的宿主,但是可惜的是,他一直没能在实验的蚊子身上发现疟原虫,因此就无法证实这个观点。直到后来的罗斯医生,换了一种蚊子实验,终于确定了蚊子可以传播疟原虫,罗斯医生也因此获得了1902年的诺贝尔生理或医学奖。
一只蚊子叮咬一位疟疾患者,它就感染了疟原虫。这只蚊子继续叮咬第二个人,疟原虫就会进入第二个人的身体。疟原虫先进入肝脏,成熟之后进入血液。疟疾症状通常在此时现身:轻则高烧、打寒颤、头疼、恶心、呕吐、贫血,重则死亡。
为了消灭蚊子,阻止疟疾的传播,人类想了很多办法都没能奏效。这时候,生活在北美洲食蚊鱼进入了人们的视野。
食蚊鱼是一种生活在静水水体里的小型鱼类,一般都出现在水沟,稻田,池塘,和沼泽地。它们形似柳叶的身体以及上翘的嘴角,正是生活在水面上层鱼类的标志。它们的肚子鼓鼓的,看起来总像是刚吃过一顿大餐,腹部和尾部交界处有一块明显的黑斑,正是区别于其他鱼儿的标志。
它们通常成群活动,行动敏捷异常,公园里总有家长带着小朋友去捕捞,但是往往一无所获。食蚊鱼顾名思义,最喜欢吃的就是蚊子在水里繁殖的幼虫。一尾成年的食蚊鱼,一天能吞食下2000只孑孓,比它的体重还要重。
20世纪初期,北美当地看中了食蚊鱼强大的食蚊能力,开始大规模的养殖,并刻意向世界各地传播,作为控制蚊子繁殖的生物武器。
食蚊鱼引进中国先后有几次:
1911年从夏威夷将600尾食蚊鱼经日本横滨运至台湾,大部途中死亡,最后尚存126尾,由于气候适宜,不久普及台湾全省;
第二次在1924年由菲律宾医学科学研究所赠送一批食蚊鱼运至上海试养;
1926年又从美国渔业局运来一批,通过较长期驯育和适应,食蚊鱼已在上海郊区小河、池塘大量自然繁殖;
20世纪50年代后期,食蚊鱼被广泛投放至中国南北许多省市,60年代食蚊鱼在广州地区繁殖,很快就成为了该区池塘、水沟、低洼地等小水体中的主要鱼类。
食蚊鱼捕食孑孓的能力极强,对于控制文患起到了重要的作用,本应算成一种“益鱼”,但是后来的一些发现,将食蚊鱼打下神坛,拉入了黑名单。
美国加利福尼亚南部,科学家们发现,在引入食蚊鱼的溪流中,当地的蝾螈很快就消失不见了,而在那些未引入食蚊鱼的溪流中,蝾螈的幼体和成体都生活得很好。这一发现让生态学家们担忧了起来。
原来食蚊鱼虽然身材娇小,一般只有2-3厘米,最大也不过4厘米长,但是它们却是不折不扣的肉食性鱼类,它们不光是吃孑孓厉害,捕食其他鱼类的鱼卵和幼鱼也十分拿手。当地人更是在食蚊鱼的腹中发现了很多树蛙的蝌蚪,这让本就数量不多的树蛙几乎迎来灭顶之灾。更可怕的是,食蚊鱼吃鱼卵的特性,也就意味着有它在的地方,凡是产卵的鱼都活不了。
在中国,也遇到了相同的问题。
在中国本土水域中,有种跟食蚊鱼极为相似的小型鱼类,名字叫青鳉鱼。青鳉的外形和食蚊鱼非常像,一般人很难分辨出来。
在生物学分类上来看,它们也都属于脊椎动物亚门,辐鳍鱼纲的同类。不同的是,青鱂是卵生,产卵后,需要附着在水草上十多天才可孵化。而食蚊鱼却是胎生,鱼卵在雌鱼体内受精发育,直到长成型后再生出来。这种繁殖方式要比青鳉鱼高级的多,食蚊鱼一生下来就可以自由捕食,而青鳉鱼还是个鱼卵,这就造成了同一水域只要同时存在食蚊鱼和青鳉鱼,那么青鳉鱼一定会被食蚊鱼吃到灭绝。
其实青鳉鱼捕食孑孓的能力也不差,只是在胃口和生存能力上输给了这种外来物种。食蚊鱼耐低温、耐低氧、耐污染,而且繁殖能力非常强,只需30天就可以性成熟繁殖,并且每隔一个月就能产仔一次,一次能产20到40条。
云南的一些渔民反映,在1973年前后,澜沧江江畔的鱼塘中还能经常看到来回游动的青鳉,青鳉鱼还非常的多。但是到了1986年,食蚊鱼大肆入侵,很快就将青鳉“赶尽杀绝”,目前景洪地区的野生青鳉已经基本绝迹。
如果说青鳉鱼数量的锐减并不能让食蚊鱼被一棒打死,那么青蒿素的发现,彻底让食蚊鱼失去了价值。1972年,中国科学家屠呦呦就发现了抗疟疾化合物青蒿素,随后其带领团队潜心研究,终于研究出从青蒿类植物中提取青蒿素的方法,并于2015年获得了中国第一个诺贝尔医学奖。
“呦呦鹿鸣,食野之蒿”,屠呦呦女士无愧于这个名字,注定了她一生要与青蒿结缘。根据世界卫生组织的统计,2000年至2015年期间,全球疟疾发病率下降了37%;疟疾患者的死亡率下降了60%,全球共挽救了620万人生命。
当疟疾不再是威胁,蚊子似乎也没那么可怕了,食蚊鱼的灭蚊光环也就变得暗淡。但是此时的人们也发现,食蚊鱼在很多水域都泛滥成灾了,变得难以控制,食蚊鱼也被彻底拉入黑名单,成为了入侵物种。
小时候就在小溪里和水塘里,一群群的小鱼游来游去,它们看起来小小的,捞起来肚子却很大,我们都叫大肚鱼。捞回家没地方养,就放到吃水的水缸里,后来当然少不了挨一顿打。后来长大后,才知道这种鱼叫食蚊鱼。食蚊鱼虽然入侵泛滥,但是由于它都是生活在小片的水域,到处都有,处理起来也就没什么统一的办法。有人说可以吃,但实际情况是,食蚊鱼的大肚子里都是脏东西,如果不处理干净就会非常苦,但是如果处理干净了,食蚊鱼就剩下头了。并且由于它的主要食物是蚊子幼虫,是可能携带疟原虫这种寄生虫的生物,冒然食用也会有感染风险,可能油炸会是不错的选择。
很多生物入侵是因为我们看中了它的优点人为造成的引入入侵,虽然是有一定的好处,但是缺点也同样明显,一旦造成了生态灾难,就无法逆转。
有人说,如果可以减少蚊子的数量,食蚊鱼泛滥就泛滥吧,夏天的蚊子实在是太烦了。但是这种想法太过简单,无论是蚊子还是鱼,都是这个生态链的一环,一旦失去平衡,都会因为蝴蝶效应产生意想不到的巨大灾难,我们能做的就是不要轻易的去打破这种平衡,人与自然和谐共处。
作者:武汉大学生命科学学院 谭熠华
文章转载自科学大院公众号,ID:kexuedayuan
蚊子作为人血猎人真是身怀绝技:二氧化碳追踪、“无痛针灸”、紧急起飞术,让作为猎物的人类纵有万般对策也无法完全逃脱魔爪。然而蚊子也有众多仇家,其中一种对蚊子穷追猛打,从小追杀到大,从水里追杀到天空,这就是下图中的——蜻蜓。
(图片来源:作者拍摄)
这是蜻蜓???没错,它就是令蚊子幼虫闻风丧胆的蜻蜓……幼虫。
小时候的蜻蜓长什么样?有的朋友可能会想到在河岸常常见到的一些纤细的小蜻蜓,认为那就是幼年蜻蜓,其实这种“小蜻蜓”是一个叫“豆娘”的蜻蜓类群成体。真正的蜻蜓幼体是下图这个样子:
蜻蜓稚虫 (图片来源:foter.com)
幼年蜻蜓也有自己的名字,叫做水虿(chài) ,专业术语称之为蜻蜓稚虫。这个颜值可以说非常路人,就算是很多昆虫爱好者,第一次见到蜻蜓幼体时也会想说:怎么长这么丑?
从外表上看,水虿全身似乎也找不到猎手的武器。像螳螂镰刀般的捕捉足、胡蜂强有力的大颚、猎蝽一击致命的口针,这些武器在水虿身上都没有,它看上去只是一只形状中庸、长有六条腿的小灰虫。事实上它平日里生活也很低调,擅长伏击猎物 的它总是寻找一个能让自己融入背景的地方——一团水草、一根枯枝,有些种类甚至把自己全身埋在淤泥里,只保留头部,然后开始耐心等待。任何大意的水生小动物经过水虿面前,就会被瞬间捕食。
它到底是怎么做到的?
水虿捕食鱼苗 (图片来源:feng.ifeng.com)
君子藏器于身,待时而动。水虿捕食的利器就藏在它的头部。从正面看,水虿面部下方有一对螯肢 ,但那并不是昆虫咀嚼式口器上下颚的任何一对,而是由下唇特化形成的一个叫做“脸盖”的结构 ,从侧面看是个“>”的形状,折叠覆盖在头部的下方,真正的上下颚藏在里面[2] 。
脸盖结构示意图 蓝色:下唇;绿色:下唇须;黄色:上唇;红色:上下颚 (图片来源:作者绘制)
当有猎物经过时,折叠的下唇会伸展并弹射出去,同时前方由下唇须特化而来的螯肢会在瞬间夹住捕食对象,再拉回头部,由颚部完成撕咬和进食。水虿完成弹射出下唇再收回的过程仅需百分之一秒,时速之快使得很少有猎物能躲过这一击。
嘴唇怎么变长?想象一下斯派克的这一幕吧(图片来源:《猫和老鼠》截图)
在陆地上也有很多迅捷的猎手依靠一些器官的瞬间伸长捕捉猎物,但想要在水中运用同样的方式捕猎,需要克服巨大的阻力,完成起来困难得多,所以水虿进化出了一套助推系统。
与许多水生昆虫需要上浮到水面换气不同,水虿依靠直肠鳃在水中呼吸 ,通过腹部收缩,肛门交替吸入和排出水来完成氧气交换。 当直肠鳃吸入水流并关闭出水口时,水虿体内会处于高压状态,这时再把压力引向头部,下唇便会像拉满弦的箭一般弹射出去。这还不是直肠鳃唯一的秘技,在危机关头,腹部可以猛烈收缩把水全部向身后挤出,强大的反冲推力能让水虿立即冲刺几十厘米,摆脱天敌,有时还可以用来缩短与猎物的距离。火箭飞行也是运用一样的原理。
有了这些本领,再加上能感知水流的触角和灵敏的复眼 ,水虿就像一名练就神功的武林高手,洞察一切,身存丹田之气,向下运气便是轻功,向上运气能让“嘴唇”变长,用“胡须[4] ”制敌。
攻击的瞬间 (图片来源:naturepl.com)
蚊子的幼虫叫孑孓 ,生活在水中,形状如毛毛虫,经过蛹期才变成蚊子。
摇蚊幼虫 ,像不像辣条? ( 图片来源:zhishi365.com)
从形状上看,孑孓和辣条颇有几分相似,都是柔软的条状食物。而对于水虿来说,小鱼小虾尚不是它的对手,制服孑孓更是易如反掌。
事实上,蜻蜓也分为很多种,不同环境中的不同种水虿,它们的行为与结构不尽相同 。如大蜓科的稚虫属于埋伏型捕猎方式,它们把自己的身体埋入水底泥沙当中,只露出头部和腹部出水口,保持一直静止的状态等待猎物送上门,这类水虿通常眼部较小且向上突出,易于完全露出泥沙,体表刚毛发达,对水流波动更加敏感。而攀爬在草茎上的成员如伟蜓属,它们拥有较大的眼睛且身体往往比较修长,擅长喷水前进 。
大蜓科稚虫 (图片来源:aquaticinsect.com)
由于在视觉发育上的能量投资会延长幼体阶段的发育时间,所以在不同环境中水虿的视力是不一样的 。研究发现,生活于临时水体(如雨季持续存在数周的水塘)的水虿视觉感知能力较差,也许是临时水体比较浑浊,视觉没那么重要,而且临时水体中食物匮乏,能量获取困难,物种在进化过程中不会在眼睛发展上投入太多能量。与此相对,生活于持续水体的多年生蜻蜓稚虫往往视力较强 ,但是科学家并没有发现它们的捕食成功率明显提高,可能是用来发现大型捕食者以便及时躲避。
蜻蜓是灭蚊能手,通过食物链制约害虫,并且通过另一条食物链成为人类的食物。在我国西南地区,蜻蜓稚虫是当地的一样美食,被称作水蜻蜓 。水蜻蜓经油炸味道极佳,鲜美似虾却更为酥脆。
研究表明,以闪蓝丽大蜻为代表的主要食用蜻蜓稚虫,其蛋白质与鸡蛋蛋白质成分接近 ,氨基酸评分(EAA/TAA和EAA/NEAA)符合世界卫生组织和联合国粮农组织优质蛋白质标准。它们的脂肪酸组成结构也十分合理,各种脂肪酸比例搭配相比大多数肉类食物更易于人类吸收。
油炸水蜻蜓 (图片来源:lijiang.cncn.com)
不仅能吃,蜻蜓幼虫还是环保的重要“风向标” 。不同种类的水虿对于水质要求不同,对于水中各种污染物的耐受限度也有差异。所以,水体中的水虿生存状况可以用来辅助评价水质状况。当水质发生变化时,该环境中水虿的种类组成和优势种都会发生变化,甚至可以找出不同水质等级中的指示种类 ,为环境监测和环境治理评估提供理论依据。
听了这些针对水虿的“正面事迹”,也许蜻蜓稚虫的“益虫”形象已经深入人心,但事物总是有两面性,矛盾的双方在一定条件下会相互转化,它们也是如此。
在自然水体中的水虿作为食物链的一环,可以控制蚊虫数量,参与维持生态系统的稳定性。可到了农田生态系统,由于物种的单一性,水虿种群的捕食能力会变得不可控起来。 比如在鱼塘和蛙塘里,农户投下的鱼苗、蝌蚪会被水虿大量捕食,由于缺乏大型天敌,水虿甚至能消灭塘中50%以上的种苗 ,给农户带来巨大损失。所以,必要时在农业生产中还需要使用针对水虿的农药。(下次发现菜场某个水产摊位涨价了,说不定其中就有蜻蜓幼虫的锅。)
人与蜻蜓的关系就像人与自然关系的一个缩影:有益于人类的一面,需要我们保护以及合理开发;有害于人类的一面,更需要科学防治和理性对待。而“小荷才露尖尖角,早有蜻蜓立上头”这般美学价值,就当是自然给人类这种智慧生物额外的馈赠吧。
黑丽翅蜻 (图片来源:pixabay.com)
参考文献:
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[6]Pritchard G.PREY CAPTURE BY DRAGONFLY LARVAE (ODONATA; ANISOPTERA)[J]. Canadian Journal of Zoology, 1968, 43(2):271-289.
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