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松树变红平添“美景”?不,它们正在一棵接一棵死去

http://finance.sina.com   2018年12月06日 18:12   北京新浪网

  来源:我是科学家iScientist

  松,作为岁寒三友(松竹梅)之首,以其坚韧不拔、四季常绿的特质,自古以来就广为迁客骚人所垂青。

  但近年来,当你“遥望山上松”时,别说“隆冬不能凋”了,还没到“红叶满寒溪”的深秋,松树早已频频变红,乍眼看去似乎是平添几分“景致”,而真相却令人痛惜——这些“红松”其实已经命不久矣。

  今年11月27日在台州仙居拍摄到的变红的马尾松,对于松树来说,这意味着“死期将至”。图片来源:宁波出入境检验检疫技术中心

  一场松树的瘟疫

  这些变红的松树,都得了一种对于松树来说属于“癌症”级别的重病——松材线虫病。

  松材线虫病的破坏力非常惊人!

  自1982年南京中山陵首次发现松材线虫至今[1],中国松材线虫的疫区已经扩大至15个省,致死松树达5亿多株,预计经济损失近千亿!

宁波某座山头成片枯死的松树。图片来源:宁波出入境检验检疫技术中心宁波某座山头成片枯死的松树。图片来源:宁波出入境检验检疫技术中心
仅仅一个夏天松材线虫就可将一棵20年的马尾松杀死。图片来源:南京农业大学植物线虫实验室仅仅一个夏天松材线虫就可将一棵20年的马尾松杀死。图片来源:南京农业大学植物线虫实验室

  松材线虫因何肆虐

  说起来,松材线虫肆虐的事件最早发现于日本。二十世纪初,日本山头零星出现了松树的死亡,起初只是几棵松树变黄,到了第二年、第三年,整个山头的松树就都相继枯死了。

  面对突如其来的“瘟疫”,日本林业专家猝不及防,迟迟找不到这场灾难的发生原因,有人说是因为天牛,也有人说是某种细菌,种种猜测层出不穷。直到1971年才找到了这场“瘟疫”的真凶——松材线虫[2]。

松树变红死去的罪魁祸首——松材线虫,它们体长为1mm左右。男(雄)左女(雌)右。图片来源:宁波出入境检验检疫技术中心松树变红死去的罪魁祸首——松材线虫,它们体长为1mm左右。男(雄)左女(雌)右。图片来源:宁波出入境检验检疫技术中心

  这种线虫作案技巧高超,为了对松树大快朵颐,它们的每一步行动都有着精心设计。

松材线虫的危害方式。图片来源:宁波出入境检验检疫技术中心松材线虫的危害方式。图片来源:宁波出入境检验检疫技术中心

  找到“交通工具”

  由于运动能力有限,大多数寄生虫的“旅行生涯”都离不开中间宿主的协助,松材线虫当然也不例外。它们找到了一个重要的合作伙伴——天牛,在中国,松材线虫主要与松墨天牛狼狈为奸,为祸四方。

松墨天牛(Monochamus alternatus)是松材线虫在我国传播的主要帮凶,该种所在的墨天牛属亦有多种可携带并传播松材线虫。来源:宁波出入境检验检疫技术中心松墨天牛(Monochamus alternatus)是松材线虫在我国传播的主要帮凶,该种所在的墨天牛属亦有多种可携带并传播松材线虫。来源:宁波出入境检验检疫技术中心
藏匿在天牛气管中的松材线虫。 图片来源:https://www.forestryimages.org藏匿在天牛气管中的松材线虫。 图片来源:https://www.forestryimages.org

  入侵健康松树

  携带了松材线虫的松墨天牛在5月底至6月陆续羽化后就飞至松树树冠顶部啃食鲜嫩的树枝,松树产生伤口并散发的迷人芳香(萜烯类化合物),会令松材线虫突然兴奋,钻入松树体内开始疯狂取食木质部的薄壁细胞,严重破坏松树的运输系统。

松树管胞中的松材线虫 左图:横切面 右图:纵切图 图片来源:参考文献[3]松树管胞中的松材线虫 左图:横切面 右图:纵切图 图片来源:参考文献[3]

  松之将死,再度召唤帮凶

  到七八月份,整棵松树迅速失水枯死,彷佛火烧过一般。此时的松树也不再分泌能够抵抗病虫的松脂(已经是棵死树了),各种真菌乘虚而入,在松树已经空洞的管道内安家,呈现出放射状的蓝色。

 健康的马尾松切面,馥郁的松脂芬芳破图而出。图片来源:南京农业大学植物线虫实验室 健康的马尾松切面,馥郁的松脂芬芳破图而出。图片来源:南京农业大学植物线虫实验室
死于松材线虫的松树纵切面,已有蓝变真菌滋生。图片来源:南京农业大学植物线虫实验室死于松材线虫的松树纵切面,已有蓝变真菌滋生。图片来源:南京农业大学植物线虫实验室
死于松材线虫的松树纵切面,沿木射线生长的蓝色真菌呈放射状的“蓝变”。图片来源:宁波检验检疫技术中心死于松材线虫的松树纵切面,沿木射线生长的蓝色真菌呈放射状的“蓝变”。图片来源:宁波检验检疫技术中心

  可别小瞧这些真菌,当死树上没有薄壁细胞可食用时,松材线虫便以这些真菌续命,继续在死树上繁殖生长,直到他们新的帮凶再度出现。还真巧了,松墨天牛就喜欢在死树上产卵,幼虫则以松树木质部为生,就这样主谋和帮凶又在死树上相遇了。

待到天牛羽化成熟时,就带着松材线虫去浪迹天涯,开启新的征程。松墨天牛宝宝。左:幼虫 右:离蛹 图片来源:波兰国家植保所待到天牛羽化成熟时,就带着松材线虫去浪迹天涯,开启新的征程。松墨天牛宝宝。左:幼虫 右:离蛹 图片来源:波兰国家植保所

  一场生物入侵的惨剧

  松材线虫病在日本不受控制地爆发,根本原因在于,它们原产于北美,是不折不扣的入侵生物。

  因为北美的常见松树,如湿地松、火炬松、均有良好的抗性,当地昆虫个体也不如松墨天牛那么给力,且美国、加拿大夏季较低的气温也不适合松材线虫的繁殖,以至于松材线虫在北美老家相当老实低调,只能造成极其微小的危害(不过,近年的夏季异常高温使得松材线虫在美国的发病趋势也有所抬头)。

  然来到达日本之后,情况就大不相同了:夏季的高温+更为高效的传播媒介松墨天牛+极易感病的日本赤松,共同促成松材线虫在60年间席卷日本,对日本的松树带来了毁灭性打击。

松材线虫在日本的扩散进程 图片来源:参考文献[4]松材线虫在日本的扩散进程 图片来源:参考文献[4]

  那么,松材线虫是如何漂洋过海来到日本的呢?按理说,天牛的活动范围最大也不过2.4km,只够松材线虫在林间传播。要漂洋过海,只能搭乘人类贸易活动的便车了。

  20世纪初,日本从美国进口了大量的机械设备,包装时都会用到木质托盘(有的用松木)来起到稳定避震来保护设备的作用。正是这些不起眼的木托盘成为了松材线虫和天牛藏匿的完美场所,令这场松树的“瘟疫”不期而至。

在进境木质包装中同时发现松材线虫(需要分离后镜检)与松墨天牛幼虫 。图片来源:宁波检验检疫技术中心在进境木质包装中同时发现松材线虫(需要分离后镜检)与松墨天牛幼虫 。图片来源:宁波检验检疫技术中心

  相同剧情在中国上演

  1971年,松材线虫病的发现可谓是投在林业科学界的一颗重磅炸弹,激起了千层巨浪,谁都不曾料想到一种线虫竟然有如此惊人的破坏力。然而受限于当时的科研条件,和日本隔海相望的中国并没有做出太多防范,松材线虫以相同的方式悄悄“偷渡”到中国。

1986年第一届全国松材线虫会议,在场的11位几乎就是当时中国所有的植物线虫学家了。(右三就是在紫金山首次发现松材线虫的程瑚瑞教授) 图片来源:南京农业大学植物病原线虫实验室1986年第一届全国松材线虫会议,在场的11位几乎就是当时中国所有的植物线虫学家了。(右三就是在紫金山首次发现松材线虫的程瑚瑞教授) 图片来源:南京农业大学植物病原线虫实验室

  当1982年首次在紫金山发现松材线虫之时,一切已经太迟了。紫金山的黑松应声倒下,尤其是伴随着一棵棵树龄40-50年的松树纷纷死去,当时的人们除了将它们砍下清理出山林,别无他策。那种痛心和无奈,可能只有当事人能体会了吧。

  如果你现在去中山陵,留心看一看紫金山的植被,就会发现,虽然依旧有不少松树,但大多已经是不感病的雪松和后替换种植的湿地松,黑松已经基本绝迹了。

这片紫金山上的黑松苗,最后一株活下来的都没有。图片来源:南京农业大学植物线虫实验室这片紫金山上的黑松苗,最后一株活下来的都没有。图片来源:南京农业大学植物线虫实验室

  我们还能做些什么?

  自松材线虫病发生之后,其蔓延的趋势就难以遏制,我们已经投入了大量的人力和物力去山林间砍伐死松树焚毁,用来切断松材线虫和天牛繁殖生长的温床。然而依然很难将它们彻底清除:一方面,少数受害松树可能当季并无症状,第二年才发病;另一方面,一些散落在林间的松树枝干,都是可怕的隐患,可谓防不胜防。根据2018年国家林业局发布的最新公告,松材线虫已在我国16个省有分布,形势不容乐观。

随着全球气温进一步升高,黑色所示的区域都将会是或者已经是松材线虫病的重灾区。图片来源:参考文献[5]随着全球气温进一步升高,黑色所示的区域都将会是或者已经是松材线虫病的重灾区。图片来源:参考文献[5]

  那么,面对松材线虫,是否可以尝试别的方法?譬如,消灭天牛来斩断松材线虫传播的关键链条,树干注射药剂来杀灭线虫,或者干脆换一些对松材线虫有抗性的松树。

  是的,确实已经有了这些方法的尝试,也展现了一定成效,但还远未达到我们的预期。

天牛性引诱剂,进来了就别走啦。图片来源:富民县林业局天牛性引诱剂,进来了就别走啦。图片来源:富民县林业局
松树挂吊瓶现已全面升级为插瓶子了,瓶内药液为阿维菌素乳油,一款优秀的杀线虫药剂。图片来源:杭州热心市民松树挂吊瓶现已全面升级为插瓶子了,瓶内药液为阿维菌素乳油,一款优秀的杀线虫药剂。图片来源:杭州热心市民

  与此同时,在货物贸易的过程中,继续阻止松材线虫进入国内依旧很有必要。随着国际植物保护公约IPPC ISPM15《国际贸易中木质包装材料控制准则》的实施,全球运输的木质包装已基本实现了热处理(确保56℃处理30分钟以上)并加施标记,其传播松材线虫的风险已经很低。但从美国进境的各类大型松树原木中,却频频可觅松材线虫的踪影。

 今年10月从美国进口的原木中截获的松材线虫照片,分别为头部,雌虫尾部和雄虫尾部的特征。标尺= 10 um 图片来源:宁波出入境检验检疫技术中心 今年10月从美国进口的原木中截获的松材线虫照片,分别为头部,雌虫尾部和雄虫尾部的特征。标尺= 10 um 图片来源:宁波出入境检验检疫技术中心

  松材线虫的防治一直以来是研究的重点,但是由于山林间工作环境相对复杂恶劣,想要完成“治”的工作就有些捉襟见肘了。所以还是要以“防”为主,及时将发病的松树从山林间移除、焚毁并对发病点周围的松树进行树干药剂注射,是可将火苗掐灭的。

  设想,要是松材线虫到了黄山,黄山奇景之一的迎客松就会陷入危险;要是它们入侵香格里拉,稻城亚丁的美景将不复存在,松林间各种美味的菌类也将消失。所以,请大家在日常游山玩水之余,多多留心山上的松树,若发现有小片松树变红枯萎,务必第一时间向当地的林业部门报告,说不定,你就可以拯救无数松树,留松林在郁郁高岩表,森森幽涧陲。

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