每年，當(dāng)數(shù)以億萬計(jì)的昆蟲飛過天空，尋找千里之外的繁殖之所，以增加種群生存機(jī)會的時(shí)候，也影響了整個(gè)自然生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。規(guī)模如此宏大的遷飛昆蟲，或?yàn)楸┌l(fā)性農(nóng)業(yè)害蟲，屢屢區(qū)域性大暴發(fā)，小蟲成大災(zāi)，造成損失觸目驚心；或?yàn)槊浇槔ハx，造成人畜疾病或植物病害的流行和暴發(fā)；或?yàn)樵L花昆蟲、天敵昆蟲，提供特定的生態(tài)服務(wù)。亞洲東部獨(dú)特的大氣地理環(huán)境（東亞季風(fēng)氣候以及相對平坦的地形地貌）非常適合昆蟲遠(yuǎn)距離遷飛，該地區(qū)人口密度高、農(nóng)作物復(fù)種指數(shù)高，給遷飛昆蟲提供了豐富的食物，因此該地區(qū)的農(nóng)作物也經(jīng)常遭受遷飛害蟲的侵?jǐn)_。我國10種一類農(nóng)作物害蟲中有8種具有遷飛性，嚴(yán)重威脅我國糧食安全生產(chǎn)。但是昆蟲個(gè)體小，遷飛又發(fā)生在數(shù)百上千米的高空，導(dǎo)致其遠(yuǎn)距離空中遷飛過程難以直接監(jiān)測，空中蟲群規(guī)模以及昆蟲空中遷飛行為仍不清楚。
   近日，美國科學(xué)院院報(bào)（Proceedings of the National Academy of Sciences）在線發(fā)表了我院植保所封洪強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)與南京農(nóng)業(yè)大學(xué)胡高教授團(tuán)隊(duì)的合作研究成果《Massive seasonal high-altitude migrations of nocturnal insects above the agricultural plains of East China》。該研究成果揭示了我國東部地區(qū)夜間遷飛昆蟲空中數(shù)量規(guī)模以及遷飛行為模式。

    昆蟲雷達(dá)是昆蟲空中遷飛最有力的監(jiān)測工具，可全天候監(jiān)測空中昆蟲遷飛。本研究基于河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所的垂直昆蟲雷達(dá)2015-2017年監(jiān)測數(shù)據(jù)及空中網(wǎng)捕和探照燈誘蟲數(shù)據(jù)，成功測算了我國東部地區(qū)空中遷飛昆蟲的數(shù)量和生物量：我國東部地區(qū)上空每年夜間約9.3萬億昆蟲進(jìn)行遠(yuǎn)距離遷飛，生物量約1. 5萬噸。與胡高團(tuán)隊(duì)之前研究所測算的英國南部遷飛昆蟲規(guī)模相比較，我國東部夜間遷飛昆蟲的數(shù)量和生物量分別是英國單位面積的5.15和8. 02倍。此外，研究還發(fā)現(xiàn)我國遷飛昆蟲優(yōu)勢類群為鱗翅目害蟲，其蟲群數(shù)量占比達(dá)到76.2%。體型較大的昆蟲（體重10mg以上）表現(xiàn)出季節(jié)性定向行為，春季、夏季向北遷飛，秋季向南回遷，但是向南回遷的生物量僅是春夏季向北遷飛的66%，而英國的南北遷飛數(shù)量相當(dāng)。
    封洪強(qiáng)團(tuán)隊(duì)一直致力于昆蟲雷達(dá)技術(shù)的研發(fā)、應(yīng)用和推廣。該團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了旋轉(zhuǎn)極化垂直昆蟲雷達(dá)的信號分析軟件，突破了我國垂直昆蟲雷達(dá)技術(shù)的關(guān)鍵“卡脖子”問題，實(shí)現(xiàn)了我國第一部旋轉(zhuǎn)極化垂直昆蟲雷達(dá)（0號昆蟲雷達(dá)）的成功運(yùn)行；與無錫立洋科技有限公司合作，實(shí)現(xiàn)了高分辨率垂直昆蟲雷達(dá)、雙模式昆蟲雷達(dá)、移動昆蟲雷達(dá)等多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，所研制的高分辨率垂直昆蟲雷達(dá)出口以色列和英國；目前由該團(tuán)隊(duì)牽頭，初步建成了國際上首個(gè)垂直昆蟲雷達(dá)網(wǎng)，入網(wǎng)雷達(dá)11部。
    胡高教授團(tuán)隊(duì)長期從事遷飛昆蟲學(xué)和害蟲災(zāi)變預(yù)警的研究工作。該團(tuán)隊(duì)研發(fā)了垂直昆蟲雷達(dá)高通量數(shù)據(jù)分析軟件，優(yōu)化了空中蟲群數(shù)量、生物量測算以及遷飛行為分析的算法，實(shí)現(xiàn)了垂直雷達(dá)海量監(jiān)測數(shù)據(jù)高效、標(biāo)準(zhǔn)化的分析。國際上首次測算了空中蟲群的數(shù)量和生物量，揭示了昆蟲遷飛具有重要的生態(tài)功能，相關(guān)的研究成果先后發(fā)表在Science（2016）、Current Biology（2019）、PNAS（2024）等重要國際期刊上。
    該研究揭示了我國遷飛昆蟲的空中規(guī)律和遷飛行為模式，證實(shí)了我國垂直昆蟲雷達(dá)技術(shù)的可靠性以及應(yīng)用價(jià)值，將進(jìn)一步推動我國昆蟲雷達(dá)監(jiān)測網(wǎng)的建設(shè)，促進(jìn)我國遷飛害蟲監(jiān)測預(yù)警技術(shù)的升級換代。
    該研究我院植保所黃建榮副研究員為該論文第一作者，我院植保所封洪強(qiáng)研究員、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)胡高教授、客座教授Jason Chapman為論文通訊作者。

    原文鏈接：
    Huang JR, Feng HQ*, Drake VA, Reynolds DR, Gao BY, Chen FJ, Zhang GY, Zhu JS, Gao YB, Zhai BP, Li GP, Tian CH, Huang B, Hu G*, Chapman JW*. 2024. Massive seasonal high-altitude migrations of nocturnal insects above the agricultural plains of East China. PNAS, https://doi.org/10.1073/pnas.2317646121