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害虫可不是唐僧肉,任人宰割。为了活下去,它们各显神通,与人类展开了顽强的抗争
在化学农药使用之初,毫无准备的害虫曾被杀的溃不成军,死伤惨重,有时几乎全军覆没。然而,残存的害虫又很快组织起来对农药进行顽强的抵抗。
道高一尺,魔却高一丈
首先,害虫要做的就是加强防御工事,阻止农药的入侵。以苍蝇为例,原来在居室里喷洒杀虫剂后,立即就能见到一只只苍蝇触药而死,我们禁不住赞道:这药真灵!现在呢?很多苍蝇明明被喷中了却照样飞来飞去,好像喷洒在它们身上的不是农药而是香水。从广告上看,卫生杀虫剂的毒性肯定是比原来更强,喷雾效果也比原来更佳了,为什么反而杀不死苍蝇了呢?难道买到了假冒伪劣产品?不,至少大部分杀虫剂是有效的,问题出在了苍蝇身上。现在的苍蝇已非昔日可比,在杀虫剂长期不断的“熏陶”下,苍蝇的表皮逐渐加厚,杀虫剂的渗透已没有原来那么容易,穿透表皮的速度越来越慢,能顺利透过表皮的量也明显减少。即使费力穿过去的农药也会受到家蝇神经组织外层的神经膜的阻挡,使其无法击中所要伤害的神经目标。因此,杀虫剂防治效果的降低在很大程度上是因为现在的苍蝇们加固了自己的防御系统。
其次,害虫被攻击目标的敏感性降低。譬如有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的攻击目标是害虫的“乙酰胆碱酯酶”,这是生物体内降解神经正常传导过程中,神经末梢释放的一种重要化学传递物---“乙酰胆碱”的分解酶。当该酶受到杀虫剂的抑制后,其降解能力显著降低,从而引起乙酰胆碱在神经突触间大量聚集,不断向神经控制的肌肉和腺体组织传递错误信息,致使肌肉收缩不断增强,腺体分泌无法终止,害虫因过度兴奋而死。现在的害虫经过杀虫剂的洗礼后,将体内的“乙酰胆碱酯酶”进行了修改,使其对杀虫剂的敏感性降低,从而大大减少了杀虫剂对神经系统的毒害。据测定,近年红蜘蛛体内“乙酰胆碱酯酶”对有机磷杀虫剂的敏感性仅为原来的1/3。这表明,原本应毒死的红蜘蛛中有2/3因这一改变而幸存了下来。
第三,害虫对农药的解毒能力增强。农药进入害虫体内后,一部分被脂肪体组织捕获,永久地贮存在了脂肪体组织内,就象是一群被关进了集中营的战俘,完全失去了战斗力。还一部分尚未进入战场就被直接从消化道排除了体外。更大一部分是被害虫体内的解毒酶降解为无毒物质,或被利用,或被当作垃圾处理掉。这些解毒酶中有可降解多种杀虫剂的“多功能氧化酶”、使DDT降解为无毒DDE的“脱氯化氰酶”、专性对付有机磷的“谷胱甘肽-S-转移酶”、“水解酶”等等,它们使众多的害虫免遭杀虫剂的涂炭。
打不死的害虫
农药的品种越来越多,杀伤力越来越强,使用量越来越大,但谁能说出世界上哪一种害虫已经被农药完全消灭了?没有!今天的人们不得不承认,害虫是打不死的。
早在1908年,化学农药尚处在萌芽阶段时,加利福尼亚的美国人就发现梨园中的蚧壳虫已经不能用石硫合剂完全杀死了。40年代农药最辉煌的时候,已经有人注意到许多农药没有以前那么神了,DDT在居室内杀伤家蝇的效果越来越差,在田间对菜粉蝶幼虫的防治效果也逐渐降低。到50年代,有机磷已不能有效防治果树叶螨。60年代,用“六六六”、“对硫磷”防治二化螟,用“马拉硫磷”、“西维因”防治黑尾叶蝉等都相继失败。一件件、一桩桩的农药失效事件使人们猛然醒悟,害虫对农药产生了抗性。
害虫的抗药性已成为害虫防治中的一个非常突出的问题,并且越来越严重。据统计,1980年世界上报道的抗性昆虫有432种,1989年统计已达589种之多,其中农业害虫392种。我国也已在农业和卫生害虫方面发现了30余种害虫具有抗药性。更令人担忧的是,害虫的抗药性还表现出交互抗性和多重抗性的现象,有的甚至发展出了免疫系统,对类似原理的新农药也预先产生抗性。因此关于害虫抗性的研究成为害虫防治中的一个热点。
关于害虫产生抗药性的原因众说纷纭,归纳起来主要有三种论点。
第一种观点认为,昆虫群体内原本就存在着具抗性基因的个体,施用农药后,无抗性基因的个体绝大多数死亡,而有抗性基因的个体则被保存下来,继续繁殖后代。通过杀虫剂的多次选择,害虫群体中具抗药性基因的个体数量不断增加,群体中的抗药性基因频率增大,逐步形成新的抗药性群体。所以抗药性是在药剂选择压力作用下形成的一种前适应现象。
第二种观点则认为,害虫的抗药性产生主要是由于药剂的诱导作用。害虫种群在受到药剂选择的巨大压力下,群体内的某些个体必然被诱发出许多基因突变,这些突变基因中可能存在着抗性基因,最后经药剂的多次选择而形成抗药性品系。
第三种观点可以被叫做“基因复增学说”。其基本论点是害虫体内原本有抗性基因存在,在特定因子(农药是其中之一)的作用下,体内的抗性基因被引发复制出多个同样的基因,即基因复增。这些复制出来的抗性基因,还可以进一步复增。复增后害虫体内的抗性基因频率增加,相应地引起体内解毒酶数量增多或引发体内部分非解毒酶经修饰后转变为解毒酶,从而提高了害虫对农药的抵抗能力。
上述几种论点,都可以找到适当的例子予以证明,但又都不能圆满地解释所有的抗药性现象。也许害虫抗药性的形成与发展,除了受遗传基因的影响外,还与害虫种类,用药历史等都有很大关系,是多种因子相互作用的一个复杂过程。
必须指出,农业病虫的抗药性从本质上看,是生物体调整自身固有的生理生化功能和代谢机制,用来消除外来物质对生物体可能发生的伤害作用。这是物种得以在复杂的环境中生存和发展的一种本能,并不是有了农药才出现这种现象,更不是化学农药所专有。
抗药性的产生对化学农药的应用产生了巨大的影响,也可以说是害虫的抗药性毁坏了化学农药的美好前程。本来化学农药的使用量是很低的,由于害虫抗药性的发展,防治效果逐步降低,致使从事农业生产的人们为了保护农产品免受虫害,只好一面增加用药量,一面增加用药次数。而这样又进一步助长了害虫对农药的抗性发展,接下来,人们只好继续增加药量和使用次数。多年来,这种恶性循环的结果使作物中农药残留严重超标,环境污染越来越重,喷药人员中毒的事件接连不断。看来害虫是很难被打死了。
为何害虫越打越多
岂止是打不死,简直是越打越多。像前面提到的棉铃虫,上世纪30年代刚侵入中国时只是局部发生,偶尔有些危害。50年代时才引起人们的关注,那时他们在棉株上的产卵量最高为百株300粒.进入90年代,简直变成了天文数字。如1992年调查棉田百株卵量曾达40,730粒,是50年代的130多倍。
从理论上讲,时间越向后,防治技术应越好,化学农药无论从品种还是质量上都应比以前有很大提高,控制害虫的效果应越来越好,但为什么会出现越打越多的现象呢?这还得从害虫的另一特性谈起。
我们现在所说的害虫大部分都是昆虫,昆虫的特点是个体小,生活周期短,繁殖能力强。这样就能使昆虫能在很短的时间内迅速建立起庞大的种群。例如棉铃虫,一只雌蛾的产卵量平均在1000粒左右,多者能产3000粒以上。蚜虫更厉害,新出生的蚜虫5天后就能做妈妈,即使每只蚜虫一天仅繁殖5只小蚜虫,那么当她死时(蚜虫寿命15天左右),已是五世同堂,拥有6450个子孙。死的当天可新出生蚜虫2755个,第二天还会有4775条小生命来到世上。你可自己算一下一个月后这一只蚜虫能变成多少只。有人计算过苍蝇的繁殖力,如果苍蝇不死的话,现在有一对苍蝇,一年后他们的子孙后代就能盖满整个地球。
知道了害虫强大的繁殖力后,我们就不难理解为什么化学农药防治区害虫问题会越来越严重了。因为在自然界中每个物种都有自己的天敌,这些天敌或毁坏寄主的卵,或寄生寄主的幼虫,或捕食寄主的成虫,致使任一物种的数量都不能无限制地增大。然而化学农药喷洒后,害虫的天敌很多都被杀死,害虫因此而失去了天敌的控制作用,在这种情况下,即使杀虫率99%的农药喷洒后,那1%的害虫也能凭借惊人的繁殖力,在很短的时间内将自己的种群恢复回来,甚至还会超过以前的数量。据文献报导,全球至少已有50种害虫发生过喷药后种群猛增,危害更加严重的情况,尤以螨、蚜虫、蚧壳虫、粉虱、叶蝉等体小量多的害虫为突出。这就是为什么害虫越打越多的重要原因。