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河南昆虫学专家申效诚解开关键问题

2019-09-11 12:57:23
  

  “关注河南昆虫研究”(上)

  核心提示丨在河南说昆虫,似乎也没有云南、四川和台湾等昆虫大省的底气。究其原因,昆虫资源虽然丰富,却没人系统性地去“摸底”。不过这事有人做了。在申效诚教授带领下的连续13年31次493人参与的昆虫考察之后,河南昆虫总种类跃居全国前列。荣耀背后,这位固执的老人却经历了常人无法想象的“重生”之痛,获得第二次生命的他至今还在“昆虫王国”里顽强拼搏,让我们跟随他的脚步,走进奇妙的河南昆虫乐园。

  【写在前面】

  也许很多河南人并不知道,自己的家乡不但是全国昆虫资源大省,也是昆虫研究大省。

  早在2003年,新华社就曾报道过河南昆虫标本采集的成就,而1996年到2008年13年间共31次的昆虫考察,发现中国新纪录和河南新纪录4200多种,使河南总种类达到9272种,确立了河南省作为全国昆虫资源大省的地位。

  幸运的是,在这样一个看似偏僻的领域里,有不少殚精竭虑、执着于昆虫研究的河南本土科学家们,在自然规律基础之上,让小小的昆虫“有害不害,有益更益”。

  在农业大省河南,昆虫研究做得好,病虫害防治工作就有据可依,有理可循,有工具可用,有挥别“病虫害肆虐”这样悲惨过往的资本和底气,是保证河南粮食安全、促进粮食增产丰收的科学助推器。

  “河南”+“昆虫研究”=“申效诚”

  昆虫是世界上种类最多的生物,河南昆虫研究情况如何?

  “说起这个领域的专家,河南省农业科学院(以下简称“省农科院”)退休老教授申效诚,无出其右。”这是记者在各个高校昆虫学方面提出采访要求后,得到的一致推荐。

  这个从事河南昆虫研究半个多世纪的老专家,今年已经73岁高龄,退休也已进入第13个年头,仍然每天10个多小时地坚持工作,堆满资料的案头上放着他的新作《中国昆虫地理》,一部4斤8两重的巨著。他还首创了多元相似性聚类分析方法(MSCA),使生物地理学研究进入了全新阶段。

  老家在豫东民权的申效诚,50多年来,献身于我国农业科研和昆虫学事业,先后在害虫预测预报、昆虫生物学、生物防治、昆虫分类学、昆虫地理学等方面进行了深入研究,他历任河南省农科院植保所生物防治研究室主任,河南省植保学会秘书长,河南省昆虫学会副理事长,两次荣获“中国科学技术协会先进工作者”称号。

  13年来,河南昆虫研究跃升全国前列

  世界养蚕业起源于河南,仓颉造字时就有了对昆虫类群的辨别。然而现代昆虫科学研究,河南在全国长期处于“垫底”位置,新中国建立前有关昆虫的记载仅仅48种。从新中国建立到进入90年代,全省科技工作者报告了3850种,居全国末列。

  说起落后原因,申效诚直言:“省内研究人员太少,大部分昆虫类群没人去研究,且河南标本在省外馆藏量小,分类学家接触不到河南标本。”

  河南昆虫研究的面貌咋改变?进入知天命之年的申效诚和时振亚教授、司胜利博士、牛瑶博士等他的师兄师弟们达成共识,要在短时间内摸清河南昆虫家底,必须全国分类学家来帮忙!

  昆虫分类是相对强调个体劳动的工作,每个类群昆虫的标本采集、制作、解剖、鉴定、撰写论文等,都必须这个类群的分类学家亲手去做,别人难以代劳。分散在全国各个高校和研究单位的分类学家们愿意来吗?

  专家们开始了精心的策划与准备,1995年在全国昆虫分类大会上,申效诚正式向全国同行发出了邀请。众多专家学者来到河南之后,初步鉴定,发现215个世界还没描述过的新种。

  1996年到2008年13年间,申效诚共组织、邀请国内外昆虫分类学家共493人次,来河南先后进行了31次昆虫考察,考察地点33处,总行程33000公里,发表论文584篇,发现昆虫新种984种,建立昆虫新属17个,发现中国新纪录和河南新纪录4200多种,使河南总种类达到9272种,确立了河南省作为全国昆虫资源大省的地位。这项工作获得河南科技进步一等奖。

  一次重病后,他获得“第二次生命”

  当年考察队第一次出发时,医生已确诊申效诚的肝病进入肝硬化阶段。2004年底,连续的消化道大出血换来了2次病危通知书,病魔把申效诚推进了天津市第一中心医院的手术室内。

  “他把后事安排好才去的天津,细心的申老师特意嘱托妻子,哪些书是借图书馆的,哪些书是借谁的,让帮他还上。”省农科院植物保护研究所水稻课题组主任、也是申效诚学生的任应党博士回忆。

  申效诚接受了肝移植手术,手术非常成功,他把这个日期称为他“第二次生命”的起点。医生告诉他,国内肝移植患者最长活10年,现在已过去了11年。

  手术后躺在病床上,申效诚还常常想到他的“昆虫事业”,申效诚时不时大睁双眼直视天花板出神的样子,还一度吓坏了老伴,担心他身体是否出现了新问题。

  申效诚出院后再度回归工作岗位。他仔细核算了工作量和可能支配的时间,他每天除7小时睡眠、1小时就餐、1小时散步、1小时看报外,全趴在他的书案前工作。

  灵光乍现,解开了一个关键问题

  世界上没有任何两个地区的生物种类完全相同或完全不同,这种相同、相异的程度就是“相似性”,相似性的大小是判断地区之间关系远近并据此进行地理区划的依据。但100多年来,科学家们积极探讨多地区之间生物种类相似性的计算方法,似乎都没有达到预期目标,因为至今所提出的40多个相似性公式都是只能够计算两个地区之间的相似性系数。

  申效诚梳理出来的症结就是必须发明一个能够直接计算多个地区相似性的数学公式,这是打破学科停滞状态的关键。

  2006年炎夏,手术成功刚一年,他带领郑州大学的研究生们来到伏牛山腹地采集昆虫标本。松涛阵阵、虫儿吟唱中,8月上旬的一天凌晨,半梦半醒间的申效诚脑中突然一道电光闪过,他迅速起床,记下脑子里闪现出的一个冗长原理公式,脑子里一条紧绷3年的弦顿时松开了。

  又经过一年辛勤努力,一个多地区相似性计算的通用公式和据此创立的多元相似性聚类分析方法诞生了。

  这个公式和方法的创建无疑是个巨大的突破,将会使生物地理研究实现从定性研究到定量研究的飞跃。用申效诚自己的话说,他全凭“偶然性”完成了这个本应由数学家完成的工作。

  申效诚没有在这个突破面前陶醉和停留,蛰居面壁5年后,把中国昆虫种类及分布资料收集整理齐全,逐省逐类群地对我国823科17018属93661种昆虫的地理分布进行了定量分析,出版了200多万字的《中国昆虫地理》。这是我国第一部全面、系统论证昆虫分布规律和地理区划的专著,也是世界上第一部定量分析的生物地理专著。

  “我现在正在努力做的是世界昆虫的地理区划,这也是世界上没人做过的。”申效诚说。

  73岁还在研究攻关,他的动力是什么?申效诚笑了笑说,医生或护士路上遇到需要急救的人,都是毫不迟疑,立即扑下身子抢救,这是对事业、对国家、对人民不能推卸的使命,像对父母尽孝一样。我的时间已经不能说很多了,怎样尽力都不为过!

  揭秘>>

  在深山密林中工作,专家为你讲述昆虫研究的探险故事

  越“丑”的虫子,反而越有价值

  在申效诚曾经工作的标本室里,存放着一千多盒昆虫标本。对于采集标本的工作,申效诚诙谐地称是在为虫子“树碑立传”。在这背后,亦有不少隐秘而有趣的探险故事。

  踩点:开到深山老林,汽车抛了锚

  1996年到2002年的7年,是河南昆虫标本采集成就最突出的一个时期。河南的昆虫专家们靠脚丈量,用手捕捉,实现了河南昆虫标本采集的新突破。

  河南是个昆虫资源大省,但必须找对地方。每次专家来考察之前,申效诚和他的团队都会一个县一个县地寻找,一个林场一个林场地查看,一个林区一个林区地勘验,看哪里昆虫丰富。

  每到一个林区,专家们就要入住当地,把每天要走的大道小路全部提前踏一遍。有没有潜在危险?最近的医疗网点在哪?甚至连饮用水的水质都得考虑进去。

  除了这些小事需要理清,还有一些意外会发生。

  1996年4月25日,当时还是河南师范大学讲师的牛瑶,跟随申效诚开始了第一次昆虫考察的探路之路。他们原计划要从栾川龙峪湾、西峡黄石庵和内乡宝天曼中挑选两个地方作为考察地点。综合考虑之后,首先确定了龙峪湾,由于黄石庵不具备必要的基本条件,所以被否定。然后,是对宝天曼的踩点。

  当时,宝天曼的旅游资源还未被开发,路况不好。申效诚和牛瑶乘坐面包车朝宝天曼进发,下了公路,还要走几十里土路,看似平坦,可浮土下面藏有不少棱角分明的石块。尽管司机开得小心,一块尖尖的石头还是碰坏了车底壳里的机油泵,车没法跑了。

  这可咋办?申效诚和牛瑶只好卷起裤腿扒拖拉机、扒汽车,才到达100多里外的县城,而司机只能借住老乡家,守着车子。单位派来卡车,把“罢工”的面包车运了回去。

  采集:虫子习性不同,抓捕的方法也不同

  装在盒子里、外表平整的昆虫标本是如何采集的?

  首先,你得知道树和虫、路和树之间的关系。

  昆虫多数以植物为食,植被丰富的地方昆虫种类也多,所以昆虫采集要到树多、草多、人迹罕至的地方,但这些地方往往路不好走。

  每年5月中旬到9月底是昆虫采集的最佳时段。7年时间,来河南参加考察的昆虫学家共有101人,其中有日本、丹麦、斯洛文尼亚的外国专家。

  每次集体采样就像搬家,各种捕虫工具、探照灯,标本制作工具,就连锅碗、发电机都得带上,在山里一住就是十天半月。

  有意思的是,虽是集体采集,但总有昆虫专家喜欢独行,只要进入工作状态,几乎都是废寝忘食,还会突然玩“失踪”,让同伴担心不已。好在只要天色一暗,大家也都会自觉带上采集的标本回到住所。

  采集昆虫得根据各类群不同的生活习性,采用不同的方法。有白天用扫网扫的;有晚上挂灯诱集的,还有利用“陷阱”诱捕的,像飞得快的蝴蝶、蜻蜓等昆虫就得疾追,生活在土里的只能靠挖掘,遇到那些隐藏在树皮、枯枝落叶下的小东西,“火眼金睛”就派上用场了。

  河南省农科院植物保护研究所水稻课题组主任任应党博士举例说,逮蛾子就要用灯光诱集的方法,晚上挂个灯,再扯上一块白布,蛾子看灯光自己就趴到白布上了,然后用毒药瓶扣住想要采集的蛾子。

  标本:为啥越“丑”的昆虫,越有研究价值?

  要想把一只漂亮的蝴蝶永久保存,最好的方式就是做成标本。其他昆虫也一样,制作标本的工序必不可少,且最好在野外完成。

  做昆虫标本并没有影视作品里那么“浪漫”。任应党还原出真实的工作过程是:把捕捉到的昆虫放进玻璃管或毒瓶里毒死,用昆虫针插起来,趁着昆虫体未干,尽快把翅展开。这个过程一定要快,否则昆虫会干,翅膀不易展开,影响标本制作。

  提到昆虫标本,不少人最先想到的一定是蝴蝶,种类多还漂亮,而从昆虫分类研究角度考虑,反而越是不起眼、没有鲜明特征的昆虫标本才最具有研究价值。

  几天前,大河报记者在任应党的办公室,见到200多盒待观察的昆虫标本,第一反应是“它们太丑了,又小又没特色”,无非就是生活中常见的蛾子,可任应党却把它们当宝贝。“这里面有五六百种蛾子呢!”听完这话,记者完全惊呆,长相几乎一样的蛾子让记者都犯“脸盲症”了,怎么可能有这么多种?

  任应党说,这些蛾类标本中,有几个是在河南发现的昆虫新种,价值匪浅,“那些常见的、长得漂亮的昆虫,已经被早期的分类学家研究得很充分了,很难再有新发现,而这些看似不起眼的往往还有新种、新纪录种,才最有研究价值”。

  鉴定:给新物种命名,讲究还真不少

  千辛万苦采集来并制作成昆虫标本,这只是研究的第一步,更见功底的是分类学家的鉴定环节。

  昆虫世界“公民”的组织体系是目、科、属和种,仅中国就有30目800多科17000多属10万种左右,每个科、属、种又都有严格的“登记注册手续”。

  这里,需要明白“新种”和“模式标本”两个概念。只要不在上述登记范围内,需新登记入册的种类就是新种,“模式标本”是新种的“模特”,是全世界认定一个物种的唯一法定代表,身份十分“高贵”。

  如何鉴定?一般来说,昆虫专家把采集到的标本带回之后,是河南已知种还是国内已知但在河南没有发现过的新纪录种,鉴定结果很快就会出来。

  而对于世界已知,但中国没有记载的中国新纪录种,专家就得核对是否与国外原始描述一致了,必要时还得解剖,比较雄性外生殖器的特征。一旦发现和世界所有已知种都对不上号,就意味着一个新物种被发现了。

  分类学家需要把虫子浑身上下所有器官的形态,尤其是区别于他种的关键特征,用专业术语描述出来。给新物种起名,也是一门学问,讲究还真不少。简单来说,昆虫的名字分三部分,前面是属名,相当于人的姓;中间是种名,相当于人的名,后面则是命名人的姓氏及正式发表的年份。

  小资料>>>

  伏牛山区发现世界罕见原蛉蛾

  在新中国成立初期,河南是公认的昆虫资源贫乏省份。当时也进行过四次较大规模的昆虫考察,确实采集到不少标本,但由于重采集轻鉴定,考察作用没有充分发挥,发现的昆虫种类仅48种,几乎是全国最后。

  在1996年到2002年期间,河南昆虫标本采集成就最突出。新华社在2003年对此进行了报道:“河南省昆虫考察队经过7年时间的考察和研究,发现了世界上从未描述过的昆虫新物种622个。考察研究发现,河南昆虫特别是伏牛山区昆虫具有典型的过渡性、多源性、原始性、集中性特点,成为值得重视的我国昆虫集中产地之一。”

  伏牛山区这块“风水宝地”可不是吹出来的,这里曾发现过七八只很罕见、品种相对古老的原蛉蛾,要知道原蛉蛾标本数量在世界范围内也不超过11件,这足以说明河南昆虫资源之丰富。截至2008年,长达13年、先后31次,河南昆虫学家们历经艰险的昆虫物种采集之后,河南昆虫种类已经有了历史性飞跃,从48种到9272种,在全国趋于前列。

  □策划民生新闻部执行记者贺笑天

 
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