科学如何帮助停止西部树皮甲虫瘟疫

昆虫学家戴安娜六(Diana Six)专注于甲虫的侵扰,该甲虫正在消除北美西部的针叶树林。在接受采访耶鲁环境360,她解释了为什么打击这种与气候相关的祸害的关键是破译树木适应的遗传能力。

对于美国和加拿大落基山地区的居民来说,全球变暖不是抽象的概念。他们每天都以数千万英亩的松树和云杉树的形式面对这一现实,这些形式因甲虫的侵扰而死亡,这是由于甲壳虫的侵扰而造成的。

很少有人像蒙大拿州昆虫学家戴安娜·六(Diana Six)那样了解这一森林瘟疫,他正在与同事合作,了解为什么某些树木的遗传学使它们能够生存,即使周围的整个森林都变成棕色和枯萎。六表示,侵扰正在全球发生,非洲和欧洲发生了重大爆发。但是迄今为止,最严重的影响是在北美西部,那里的树皮甲虫迅速扩散到新的领土,并攻击以前未受影响的高海拔树种。

戴安娜六
戴安娜六

在接受采访耶鲁环境360,六分解了甲虫侵扰的根本原因,讨论了为什么美国森林服务政策可能会使问题变得更糟,并描述了为什么西方森林的最佳希望来自树木的能力,可以从基因上适应新的气候制度。她说,科学可以通过在昆虫生存的树木中绘制遗传标记来帮助支持这种自然的进化过程,因此森林经理可以繁殖到能够更好地应对未来甲壳虫猛烈猛烈猛烈猛烈猛烈的树木。Six说:“从长远来看,我们可以帮助森林的唯一方法是增强其适应性的遗传能力。”“我们必须考虑一些激进的新思维方式。”

耶鲁环境360:您的研究重点是什么?

戴安娜六:基本上,我研究了树皮甲虫的生态和进化。现在,当然,我看着气候变化如何影响它们,因为如今不可能在不考虑气候变化的情况下处理树皮甲虫或森林中的其他任何事情。

E360:最近没有去过落基山脉的人可能无法掌握由于树皮甲虫的侵扰而导致树木死亡的程度。您能画一张正在发生什么的图片吗?

六:真是太神奇了。有数千万英亩的树木被杀。如果您向北去不列颠哥伦比亚省,这是一个非常大的省,大约80%的树木已经死了。您可以乘飞机乘飞机几个小时,飞过死森林。所以这是巨大的。甲虫暴发是正常的,它们已经发生了数千年。但是,估计这是我们过去所知道的任何事件的十倍以上。而且看不见。

E360:哪些因素导致了当前的爆发?

六:干旱压力树木,当树木受到压力时,它们不会反击太多,因此杀死它们需要的甲虫要少很多。因此,您已经有了更多的甲虫风暴,因为它变暖了,由于最近的干旱,杀死树木需要的甲虫要少得多,并且触发了爆发。

“某些地区在侵扰开始后的三年内损失了90%的树木。”

通常,当您返回更酷,湿润的条件时,这些爆发会大便。他们不仅持续了多年,因此他们基本上杀死了一切 - 侵扰会自我占领。但是,现在的问题是我们没有回到凉爽的天气状况。因此,在过去的25年中,这种甲虫刚刚继续前进:它一直不断发展,直到甲虫用尽树木。

E360:您对您所看到的东西最让您感到惊讶吗?

六:我认为这是它移动的速度。在Lodgepole Pine中,甲虫通常需要七到十年的时间才能通过一个区域工作。现在需要两年或三年。因为它更温暖,所以甲虫已经能够在海拔高度上移动。这意味着它已经进入了白色的树皮松树,这棵树通常没有做太多事情,因为它太冷了。我研究过的一些领域在侵扰开始后三年内损失了90%的树木。现在建议将白色树皮松树列为濒危物种。

E360:我们是在谈论在这里造成所有损害的一种昆虫物种吗?

六:那里有很多不同的松甲虫。在西南部,主要是IPS属。该属中的一个物种是松树雕刻师,正在杀死黄褐色,相关物种已经消灭了PiñonPines的大区域,其中一些可能永远不会恢复。随着某些地区的干旱,云杉变得压力很大,云杉甲虫正在爆炸 - 现在在科罗拉多州真的很活跃。随着未来几年预测的越来越温暖和干燥的条件,我们可以预料道格拉斯野甲虫会变得活跃。还有许多其他物种在翅膀上等待他们的树宿主变得越来越压力,然后它们将开始采取行动。

E360:一般而言,昆虫是气候的气候,不是吗?

山甲虫伤害
Dezene Huber/ Simon Fraser大学通过Flickr
不列颠哥伦比亚省山松甲虫造成的损坏的鸟瞰图。

六:这是正确的。昆虫是冷血,它们对温度的反应非常快。寒冷的天气会抑制其生殖率,即喂养率。另一方面,随着温度的升高,一切都会加快。因此,即使有一个学位或半学位的变暖,您也可以将其繁殖和发展速度加倍,从而导致人口迅速爆炸。

E360:我们读了很多关于气候变化对北极熊的影响,但对昆虫的影响不多。

六:他们将对我们的森林和我们的生态系统范围内产生最大的影响之一。您看看山松树在做什么,远远超出了常态。过去的爆发较小,有助于再生森林,森林与甲虫一致。但是,当您增强对此程度的干扰时,您就开始看到再生而不是破坏。

E360:甲虫目前在哪里?

六:目前,侵扰正在向北移动。过去,山松甲虫仅到达不列颠哥伦比亚省中部。由于温度变暖,甲虫可以居住在过去太冷的地方,因此它仅在四到五年的时间内一直迁移到育空地区。

如此多的甲虫在某一时刻飞翔,您实际上可以在雷达上跟踪它们的云。有一场特殊的风活动将数十亿美元转移到山上,它们建立在加拿大落基山脉的东侧,在那里他们从未存在过。他们已经很好地适应了新的领土,现在在整个艾伯塔省方面都变得清晰。我知道他们甚至在萨斯喀彻温省的部分地区。

“这么多甲虫在某一时刻飞行,您实际上可以在雷达上追踪它们的云。”

他们已经搬进了北方森林的杰克·派恩(Jack Pine),该森林延伸到整个大陆,是碳固换的重要资源。杰克·派恩(Jack Pine)对昆虫没有太多防御,因为它没有与它们共同发展。因此,预测是,它将进入东方,并最终进入美国的东部松树林,与其他一些甲虫不同,山松甲虫可以使用它遇到的大多数松树。几乎所有的松树都会容易受到影响。

E360:美国森林服务局一直在稀疏森林,以此对此做出回应。有证据表明这有助于解决甲虫问题吗?

六:稀疏背后的想法是,如果您有一个过度茂密的森林,树木是如此近的森林,以至于它们正在争夺土壤养分和水,如果您将森林稀疏,您将缓解竞争,树木将变得健康,并且这将加强他们对甲虫的防御能力。人们还认为,如果您稀薄的森林,它会破坏甲虫的化学通信,它们是它们用于大规模攻击树的信息素。这些想法都没有完全消失。

没有人最终证明信息素受到破坏。另外,我们知道,稀薄的看台可以像未稀薄的看台一样容易倒下。在我们的大多数森林中,我们达到了温度和干旱变化已达到变化不再有效的地步的情况。在正常情况下,它可能会有所帮助。但是事实是我们不再存在了。我参观了一个摊位,该摊位在很多年前被稀释了,以证明稀疏如何保护树木免受树皮甲虫的影响并增强生长。然而,当昆虫经过时,那是第一个倒下的立场!

E360:因此,通过尝试解决问题,我们有时只会使情况变得更糟。

六:作为人类,我们有这种感觉,如果出现问题,我们需要修复它,并且我们可以以某种方式进行修复。我认为我们不一定总是知道需要做什么,或者当我们应用管理时,我们总是在做正确的事情。有时,我们只需要意识到大自然可以比我们更好地解决自己。因此,当我们在气候变化条件下接近森林时,我们面临的最大挑战之一就是认识到事情已经发生了变化,我们必须考虑一些新的方法,即一些激进的新思维方式。

“您不能强迫森林以某种方式保持一定的方式 - 最终它会倾斜。”

E360:您建议哪种新的思维方式?

六:我们过去的管理实践在大多数情况下并没有纳入遗传学,它们当然不包括适应。通常,他们专注于抵抗,这试图迫使森林留在特定状态。而且这只是不工作 - 您不能强迫森林以某种方式保持一定的方式。最终,它将提示。

相反,我们需要考虑适应。当我们谈论森林和自然生态系统时,适应归功于树木在应对新情况下的遗传潜力。因此,从长远来看,我们可以帮助我们的森林的唯一方法是增强其适应性的遗传能力。我们必须研究我们的实践支持或干扰这种适应能力的方式。

E360:是否存在涉及可以帮助树木生存的遗传学的人干预措施?

六:我认同。历史上,我们实际上是第一次拥有可以使我们这样做的工具。如果我们在森林里走出去看看给定物种的树木,它们可能对我们来说几乎相同。但是树木实际上是地球上最遗传变化的生物。我们现在正在研究一个项目,该项目正在使用遗传学来检测对树皮甲虫具有抗性并增强干旱耐受性的树木。

E360:有些树在遗传上倾向于反应比其他树更好?

六:绝对地。您会看到这种巨大的破坏,那里和那里的这些单一树木做得很好。如果您看一下他们的树戒指,那么它们在温暖,干旱条件下的速度比150年前开始成长时的速度要快得多。他们对他们没有一次甲虫的攻击。因此,他们实际上在当前条件下比过去做得更好。

这些是我们与遗传学方法测试的第一批树木,我们将它们的遗传学与被杀死的树木的遗传学进行了比较。我们希望我们能够找到那些将有助于我们轻松,廉价地砍伐哪些树木的遗传标记,将来将哪些树木作为森林管理的一部分留下来。

E360:您将来会看到什么?这次爆发会变得越来越糟吗?

六:好吧,显然,我们需要竭尽所能,以限制温室气体并减速这列火车。但是其中很多将是完全不可修复的,因为我们无法降低恒温器,我们无法打开洒水装置。In the central northern Rockies, where I live, it has been predicted that we will lose 90 percent of the lodgepole pines, 80 percent of ponderosas, and 66 percent of spruce by 2060. And that is independent of the mountain pine beetle — that’s just due to the loss of suitable habitat that will support these species. These are big, big changes.

但是这些模型假设森林在遗传上是同质的,一切都是相同的。他们不是。我怀疑那里的遗传变异性要多得多,这将使适应性和持久性更大。

E360:您建议进化会在一定程度上启动并提供帮助?

六:如果我们允许。如果我们不出去并补充可能在遗传上不正确的库存,那么如果我们不稀疏或砍伐可能被甲虫选择或干旱选择的树木生存。如果我们要帮助大自然的适应过程继续进行,我们必须了解如何治疗森林。