物种入侵

涌出的蚁群2016年年末，我到访桂林的广西师范大学，此时的北方已然冰天雪地，但那里仍然到处是绿色。陈志林博士接待了我，他是我的师弟，也是一位非常出色的蚁学家，以蚂蚁的形态学和分类学研究见长。行程期间，我们去了一趟七星岩景区，著名的骆驼山就在那里。在山脚下的一棵盆栽树木旁，我们停下了脚步。“师兄，这里有一窝蚂蚁，应该是红火蚁（Solenopsis invicta）。”志林指着花盆说道。果然，在花盆中隆起了一个小小的土堆，环绕着小树的基部。还没等我说话，志林就大咧咧地一脚踩了上去。他刚抬起脚，就只见一片红色从土堆里涌了出来，布满了整个表面。这些小蚂蚁抬起头、扬起触角，桀骜不驯地探查着周围的环境。你可千万不要模仿这个操作！这一脚看似简单，却有不少与蚂蚁打交道的经验在里面，需要拿捏时间、角度和尺度。巢里的蚂蚁涌出来得非常快，很容易就会顺着你的鞋子爬到你的身上。然后，你将迎接数十只乃至更多蚂蚁的疯狂叮咬。这些叮咬不仅很疼，而且如果你是过敏体质，还可能带来更大的麻烦。一些报道足以说明问题的严重性。2018年《钱江晚报》曾报道，夏末在杭州一公园中，一位女士被一只红火蚁叮咬，在很短的时间内就因为过敏而感觉“胸闷气短，要晕了”。之后，她被送往医院。无独有偶，同年同月，《东莞日报》报道了另一位患者被红火蚁叮咬后也出现了明显的全身症状，如全身瘙痒、头晕胸闷、血压低、呼吸急促等，幸好送医及时，经医院按照过敏性休克的急救措施进行抢救，症状得以缓解。显然，这些报道所描述的情况超出了多数人对蚂蚁的认知。那些看起来毫不起眼的小家伙，几时变得如此厉害了？答案是，至少从2004年开始。这一年，华南农业大学曾玲教授的团队首次在我国广东吴川确认了这种红色的小蚂蚁的存在。而更早一点儿，我国台湾地区也报道了这种蚂蚁，到2004年，台湾已出现了因红火蚁叮咬而引发的死亡案例。事实上，我们毫不怀疑它们已经在这里生活了更久的时间。以曾老师等人在吴川调查的情况为例，虽然是在我国的首次报道，但彼时吴川的红火蚁种群已成规模。在情况严重的几个村庄，它们入侵农田和住宅，对人们的生产和生活造成了比较大的影响。在这些地方，被调查的农民身上往往会有红火蚁叮咬的伤疤。而在某辖区约6 000人中，有4 000多人曾被红火蚁叮咬，严重受伤就医的就达200余人。可见其已经形成规模。此次调查还报道了竹城村一块200平方米的典型菜地，周围田埂上竟有明显的蚁丘30个，菜田里也有10多个蚁巢，密度着实不小。而2004年的台湾地区情况也相当严重，有24个乡镇49所学校报道了红火蚁疫情。2008年，陆永跃教授等人的研究模型推测，红火蚁很可能已经在中国大陆潜伏了16年之久，*初的入侵地很可能在深圳——我国*重要的外贸口岸之一，推断时间是1995年4月。是的，红火蚁本不产于我国，并且它们早已名声在外。从南美到中国红火蚁的原产地在南美，而我们本土的火蚁类（Solenopsis，火蚁属）都是一些极小型的蚂蚁，基本上不会造成什么危害。在传入我国之前，红火蚁已经在北美造成了很大的麻烦。红火蚁很可能是在1918年前后传入北美亚拉巴马的莫比尔（Mobile）的，甚至很可能同时还传入了它的另一个亲戚——黑火蚁（Solenopsis ricbteri）。红火蚁来源于南美的巴拉圭河流域，黑火蚁则来源于阿根廷或巴西。两种蚂蚁都具有强力的毒液，并且可以进行杂交。10多年后，也就是1929年，这些火蚁才首次被采集到，并在1930年被报道，被定名为“残暴火蚁”（Solenopsis saevissima）。由于北美本来就是火蚁类的分布区，当时在北美还有热带火蚁（Solenopsis geminata）等比较出名的害蚁，初来乍到的残暴火蚁并未引起很大的重视。20多年后，美国人为自己的疏忽尝到了苦果，残暴火蚁的分布范围大幅度扩大，其危害性也逐渐显现出来。1956年前后，人们意识到了所谓的残暴火蚁其实包括两个不同的类型，经过已故的蚁学家威廉姆斯·布伦（Williams Buren）核定，其中一个是早在1909年就已经被定名的黑火蚁，另一个则需要给予一个新物种的地位。于是，布伦在1972年为红火蚁定名——严格按照学名来翻译的话，红火蚁的名字应该是“无敌火蚁”。布伦已经意识到，这种蚂蚁的适应性非常强，并认为它很难防治，因此，赋予其种小名“invicta”的时候取了“无敌、不可征服”的意思。之后的事实证明，专业人士在自己的领域内往往是有先见之明的。根据红火蚁在美国扩散的历程推算，它们每年向西推进大约200千米，今天已经成为美国南部地区*不受欢迎的访客之一。大约有4 000万美国人生活在红火蚁的入侵地区，每年有数以万计的人被叮咬。仅南卡罗来纳州1998年一年，就有3.3万人被咬伤，其中660人出现过敏性休克，2人死亡。为了阻挡红火蚁的入侵，美国人采用了各种方法，但是都没能阻挡它们的脚步。在红火蚁向世界进军前，红火蚁的巢穴组织方式也发生了变化。入侵早期的红火蚁是单后型的，这也是它们在原产地的状态，也就是一窝蚂蚁里只有一只蚁后。在这里，请允许我简单地插入一点儿关于蚂蚁巢穴的基础知识。蚂蚁是一类真社会性昆虫，在巢穴里是有品级分化的。生殖品级包括雄蚁和雌蚁，它们在交配前通常是有翅膀的，因此它们有很强的运动能力和传播能力。交配后，雄蚁死亡，雌蚁则会折下翅膀，寻找筑巢地，开创自己的事业，此时它就可以被称为蚁后了。在巢穴中数量更大的是劳动品级，也就是工蚁，有些蚂蚁物种的巢穴中工蚁还有大小不同的分化，甚至有特化的兵蚁。劳动品级一般没有生殖能力，也没有翅膀，但是它们数量众多，是蚁巢的主体，也都是蚁后的后代。如果你对有关知识有更多的兴趣，可以去阅读我的《蚂蚁之美》或《动物王朝》。大概在20世纪70年代，多后型的巢穴出现了，后续的研究认为，这可能是16号染色体上的Gp–9基因发生突变造成的，但对于这一解释我仍抱有怀疑态度，希望能有进一步的验证。总之，结果就是，多后型巢穴的规模更大，产下的卵更多，群体的工蚁数量更多，而且不同巢穴之间的攻击性减弱，从而减少了在入侵过程中的内耗，巢穴的密度更大。于是，红火蚁的发生就逐渐从以单后型为主的情况转变成单后型和多后型并存的状态。目前看来，多后型的危害更大。之后，红火蚁开始向外传播，澳大利亚、新西兰和我国都是其入侵地。关于红火蚁是如何进入我国的，目前观点并不十分统一。2005年，曾玲等分析了来自吴川的样本，发现其与美国佛罗里达州的红火蚁相同，所以这些红火蚁应该是来自美国的。但是，2006年和2007年采集的标本的基因分析却表明，这些红火蚁共有3个类型母体基因，很可能是分三批（或由三群蚁后）侵入我国的，而且这三批的基因均与阿根廷分布的红火蚁相同，由此推测则很可能是通过来自南美的贸易活动侵入我国的。可是，2011年和2012年采集的另一批标本分析则和2005年的结果相似，认为其来自美国南部。另有研究则认为，中国内地的红火蚁是经由香港地区转跳扩散而来的。这些研究结果表明，我国红火蚁的来源仍需进一步厘清。但是，毫无疑问，它们已经落地生根，形成了自然种群，并且开始了扩张之旅。叮咬和过敏红火蚁*让人忌惮的就是它们尾部的螫针，能够注射效果强劲的毒液。据说其名称就来自被几十上百只蚂蚁爬在身上叮咬时如同火烧般的感觉。我有不少和蚂蚁打交道的经验，一般都能保证自己的安全，尽管也还是被蜇过，但次数有限，我也没有感受到一些文字描写的那种剧烈的痛感。我有足够多的办法让自己体验到这种疼痛，但我一点儿也不想尝试，通常只是在野外不留神的时候被一两只蚂蚁上身叮咬。而且，我反应比较快，差不多是刚被蜇的时候就有所察觉，然后赶紧将蚂蚁拍打下去——蚂蚁的蜇刺需要时间，通常蜇刺的时间越长，注射的毒液就越多，你的痛感也会越强。此外，得益于我在大多数情况下都不会过敏的体质，我也没有遭遇过被蜇后的各种状况。但我确认所有那些描述都是真的。我虽然没亲身体验过，但别人的体验我可就见得多了。事实上，经常有人因为着了红火蚁的道来问我要如何处理。被一大群蚂蚁爬到身上的情况也是有的，特别是不留神踩到、摸到或坐到红火蚁的蚁丘上面，它们在60秒内就可以布满巢穴的表面，也能在更短的时间内沿着鞋子、衣裤等爬到你的身体上。一旦出现这种情况，要想把它们从身上弄下来，你得花费不小的力气。所以，在有红火蚁活动的地方，要格外小心，尽量避开这些蚁丘。但是，如果不小心被叮咬，你可以采取一些基本的处理步骤。你可以用肥皂与清水清洗被叮咬的部位，然后冰敷止痛。一般来说，你可以使用含类固醇的外敷药膏或口服抗组胺药来缓解瘙痒与肿胀的症状，但必须在医生的诊断指示下使用上述药剂。你也应避免伤口的二次感染，如果有脓疱发生，不要将其弄破。特别需要引起重视的是过敏反应，一旦出现全身性瘙痒、荨麻疹、脸部燥红肿胀、呼吸困难、胸痛、心跳加快等症状或其他严重生理反应，必须尽快就医，以免发生危险。红火蚁毒液的强烈致敏性与其成分有关。红火蚁的毒液主要由哌啶类生物碱和少数水溶性蛋白质组成，蜇伤引发的剧烈疼痛主要来自生物碱，而致敏性则很可能与蛋白质有关，大约有少于1%的被蜇伤人群会因此产生过敏反应。我听说一些易过敏体质的朋友在红火蚁活动区会随身携带一点儿抗过敏药，我认为这是一种极好的选择。特别是在户外活动的时候，离医院太远，而过敏又可能发作得很快，咽喉水肿很容易引起呼吸困难，随身携带抗过敏药可以做到有备无患。事实上，由外来入侵物种引起严重过敏反应的并不止红火蚁一例，另一个典型案例是豚草（Ambrosia artemisiifolia），它能引发一种多发在秋季、被称为花粉症（俗称枯草热，英文名为hay fever或seasonal allergic rhinitis）的症状。事实上，花粉症并不是真的发烧，而是一系列以呼吸道反应为主的过敏症状。典型的症状包括打喷嚏、流鼻涕、眼睛发痒、流眼泪等，但也可能引发更强烈的症状。*开始的时候，这一病症被与感冒混淆，但与季节有关的症状特征早在至少数百年前就已经有记录了。17世纪，一些科学家推断花粉症的发生与植物释放的花粉有关。今天，我们可以完全确认，花粉症主要与空气中悬浮的花粉颗粒相关，是一种呼吸道过敏反应。不同类型的花粉对人群的致敏性不同，豚草的花粉就属于致敏性很强的一种，研究人员在其中已经发现了至少12种致敏蛋白，它是某些地区花粉症的主要诱因。与多数被子植物通过昆虫来传粉不同，豚草是通过风来传粉的。也就是说，它们在传粉过程中产生足量的花粉，然后将这些花粉释放到空气中，由风带到雌蕊上完成受精过程。由于风媒传粉没有像虫媒传粉那么明确的目标性，传粉效率要低得多。因此，这些可以长到2米高的植物会产生大量的花粉，每株豚草能产生数以亿计的花粉粒，每平方千米的豚草在繁殖期总计可以产生十几吨花粉。而当每立方米空气中含有10粒以上的花粉时，就有可能引起一些人的过敏反应。因此，在豚草威胁非常严重的地区，往往会有比较多的花粉症病例。以美国为例，受花粉症影响的人口比例大致在2%到10%，该国曾在12个月内统计到有1 920万成年人和520万未成年人受到花粉症影响，分别占统计人口比例的7.7%和7.2%，豚草的花粉在其中起到了相当大的作用。1935年，我国杭州首先记录到了豚草。之后，其迅速向东北、东南和华中地区扩散，并在2010年前后入侵了我国新疆的伊犁河谷。除豚草外，其近亲三裂叶豚草（Ambrosia trifida）也在我国多地扩散，其花期与豚草重叠，花粉同样具有强致敏性。每年8月到10月是豚草在我国传粉的主要时段，这也使得在其入侵地产生过敏反应如鼻炎、哮喘等的人数大幅上升，如1978年沈阳在这个时段进行过检测，10%的过敏门诊患者为豚草花粉过敏。不过可能由于这些豚草在我国总体呈零散式分布，尚未形成北美的规模，目前记载的过敏人群比例为0.5%~1%，高发病区达5%，但即使如此，推算下来也有上千万人口受影响，只是有不少人并不清楚自己受到了影响。倘若豚草种群规模持续扩大，则将有更多的人受害，而持续几十天的咳嗽、流鼻涕、流眼泪乃至哮喘、瘙痒等症状，着实痛苦。更多的麻烦几乎没有哪个入侵物种只会带来一项麻烦，不论是豚草还是红火蚁，都是如此。比如，豚草的入侵除了与本土植物直接争夺生存资源以外，也会改变土壤组成，进一步影响土壤生态。至于红火蚁，其造成的影响也绝不比豚草逊色，它们甚至能够危害电气设施。据统计，在美国南部地区，因红火蚁对电气与通信设备的危害造成的损失一年就达到了50亿美元以上，仅得克萨斯州就高达十几亿美元。变压器箱、电话亭、断路器、空调、电泵、开关盒、电源插座等很多类型的电气设备都会受到蚂蚁的影响或破坏，受到“愤怒”蚂蚁的“攻击”。但说蚂蚁被“激怒”而做出这种行为可能有更深层次的原因，目前尚无定论。麦凯（W. P. Mackay）和文森（S. B. Vinson）等人的工作认为红火蚁可以感知到电场，比如当开关启动时，觅食的工蚁会在产生电场的地方停留，如果关闭电源开关工蚁就会爬走，这些研究倾向于认为电场能对红火蚁产生吸引作用，国内也有研究在一定程度上支持这一观点。但什洛维克（T. J. Slowik）等人的后续研究则否定了这个观点，他们认为裸露的带电导体才是问题的关键所在。他们认为，一旦蚂蚁以个体或群体方式接触到带电导体受到电击，就会发生反应，它们会举起腹部释放气味（信息素）去召集其他同伴。随后聚集过来的蚂蚁也会在同样受到电击后释放信息素，这样越来越多的蚂蚁就会聚集在同一位置，*终导致蚂蚁数量过多，引起开关等裸露导体发生故障或短路。但是，这些并不能解释蚂蚁在*开始的阶段是如何被吸引到电气设备上来的。或许是工蚁在随机活动的过程中偶然受到电击，从而启动了这一系列的反应？相关问题可能需要更严谨的实验来验证。另外，红火蚁的筑巢行为也会给电气带来问题。蚁群有时会在这些设备埋入土壤的部分旁边筑巢，这将导致湿气积聚和设备外壳的腐蚀，这个问题也经常与变压器故障相关。此外，蚂蚁通过挖掘行为啃咬电线保护层也有可能导致短路。另一个危害则来自农业方面，尽管红火蚁具有捕食部分农业害虫的作用，比如对桔小实蝇（本书后面的章节会提到这个入侵物种）具有杀灭作用，但总体来看，红火蚁对于农业生产是有害的，是一种重要的害虫。一方面，红火蚁会危害进行农业生产的人畜和设备，如蜇伤人类、杀死雏鸡、破坏电路等；另一方面，红火蚁会破坏土壤、植物根系、幼苗、嫩芽、花、果实、种子等，同时捕食蜜蜂等访花传粉的昆虫。比如，红火蚁对玉米及绿豆种子萌发具有明显的负面作用，会直接导致农业