政府正在培养一支寄生蜂大军来对抗入侵的甲虫

克里斯汀·格雷森是里士满大学生物学副教授。本文最初发表于《对话》杂志。

翡翠灰螟（学名 Agrilus planipennis ）是一种外表看似迷人的金属绿色成年甲虫，腹部呈红色。但很少有人真正见过这种昆虫本身——只能看到它在白蜡树皮下留下的破坏痕迹。

这些昆虫原产于亚洲和俄罗斯，于 2002 年首次在密歇根州被发现。从那时起，它们已经蔓延到 35 个州，成为美国历史上最具破坏性和代价最高的入侵性蛀木昆虫。加拿大安大略省、魁北克省、马尼托巴省、新不伦瑞克省和新斯科舍省也发现了它们。

2021 年，美国农业部停止了对受侵袭地区的白蜡树和木制品的运输进行监管，因为尽管采取了隔离措施，甲虫仍然迅速蔓延。现在，联邦监管机构和研究人员正在采取另一种策略：生物防治。科学家认为，微小的寄生蜂是遏制这种入侵物种并让白蜡树重返北美森林的关键，寄生蜂以原生范围内的翡翠灰螟为食。

我研究入侵森林昆虫，并与美国农业部合作，开发在研究实验室中饲养翡翠灰螟和其他入侵昆虫的更简便方法。这项工作对于发现和测试更好地管理森林恢复和预防未来爆发的方法至关重要。但是，虽然翡翠灰螟在自然界中已经不受控制地蔓延，但生产这些昆虫的稳定实验室供应却出奇地困难——而开发有效的生物防治计划需要大量的目标昆虫。

白蜡树的价值

研究人员认为，翡翠灰螟很可能是在 20 世纪 90 年代左右通过从亚洲进口的木质包装材料进入美国的。这种昆虫在白蜡树的树皮缝隙中产卵；当幼虫孵化时，它们会穿过树皮，以树的内层为食。当剥开树皮时，它们的影响就会显现出来，露出引人注目的进食痕迹。这些通道会破坏树木的维管组织（运输水和养分的内部网络），并最终导致树木死亡。

在这种入侵害虫出现之前，白蜡树在住宅开发中特别受欢迎，占美国中西部一些社区种植树木的 20-40%。翡翠灰螟已经杀死了数千万棵美国树木，估计更换成本为 100-250 亿美元。

白蜡木也是一种广受欢迎的木材，用于制作家具、运动器材、纸张等产品。白蜡木行业每年生产超过 1 亿板英尺的木材，价值超过 250 亿美元。

隔离为何失败

州和联邦机构已使用检疫措施来防止多种入侵森林昆虫的传播，包括亚洲长角甲虫和舞毒蛾（以前称为吉普赛蛾）。这种方法旨在减少隐藏在木材、苗圃植物和其他木制品中的卵和幼虫的移动。在发现入侵物种的县，法规通常要求木制品在运输前进行热处理、剥去树皮、熏蒸或切碎。

联邦翡翠灰螟检疫始于 2003 年密歇根州的 13 个县，随着时间的推移，检疫范围呈指数级增长，目前已覆盖美国大陆四分之一以上的地区。当森林害虫主要通过卵的移动进行传播时，检疫就会发挥作用，当人类运输木材时，这些害虫就会搭便车进行长距离传播。

然而，雌性翡翠灰螟在交配后的六周内每天可以飞行 12 英里。这种甲虫也很难捕捉，通常要等到它们出现三到五年后才会被发现——隔离措施已经无法奏效。

下一个选择：黄蜂

任何生物防治计划都会引发意想不到的后果。一个臭名昭著的例子是 20 世纪 30 年代在澳大利亚引进海蟾蜍，以减少甘蔗农场的甲虫数量。海蟾蜍不吃甲虫，但它们迅速蔓延并吃掉了许多其他物种。它们的毒素杀死了捕食者。

在美国，引进生物防治物种受到严格监管。证明潜在生物防治剂的有效性可能需要 2 到 10 年的时间，而获得田间试验许可可能还需要两年时间。科学家必须证明，所释放的物种专门针对目标害虫，并且对其他物种的影响最小。

四种来自中国和俄罗斯的黄蜂是翡翠灰螟的天敌，它们已经通过了田间释放审批程序。这些黄蜂是寄生蜂：它们将卵或幼虫产在另一种昆虫体内或体表，而这些昆虫成为正在生长的寄生虫毫无防备的食物来源。寄生蜂是生物防治的绝佳候选者，因为它们通常只利用一种宿主物种。

选定的黄蜂体型很小，不会蜇人，但它们的产卵器官可以穿透白蜡树皮。它们还拥有特殊的感官能力，可以找到翡翠灰螟幼虫或卵作为宿主。

美国农业部正在努力在实验室设施中培育大量寄生蜂，方法是提供实验室培育的翡翠灰螟作为其卵的宿主。尽管受到新冠疫情的影响，该机构在 2020 年仍培育了超过 55 万只寄生蜂，并在 240 多个地点释放了它们。

目标是创造能够自我维持的寄生蜂田间种群，从而减少自然界中的翡翠灰螟数量，让重新种植的白蜡树能够生长茂盛。几项研究已经取得了令人鼓舞的早期成果，但要确保白蜡树的未来，还需要更多的时间和研究。

一个障碍是，实验室中培育的翡翠灰螟需要新鲜的灰木和树叶来完成它们的生命周期。我所在的团队正在开发一种替代耗时且成本高的收集木料的方法：一种甲虫幼虫可以在实验室中食用的人工饲料。

食物必须具有合适的质地和营养。其他以叶子为食的昆虫也乐意吃由小麦胚芽制成的人工饲料，但幼虫消化木材的昆虫则更挑剔。在野外，翡翠灰螟只以灰树种为食。

在当今的全球经济中，人员和产品在世界各地快速流动，当入侵物种在大片区域扎根时，很难找到有效的管理方案。但从翡翠灰螟身上学到的经验教训将有助于研究人员在下一次森林害虫到来时迅速行动起来。