高耸的白色塔楼像明尼苏达州克鲁克斯顿的烟囱;堪萨斯州的曼哈顿;以及密歇根州的门罗。它们大约19英尺高,用电缆和木桩固定在地面上,本质上是一个巨大的真空,吸收一些从附近天空飞过的生物。可能,35岁左右在这些奇怪的建筑中,有一些是活跃的,它们突出在树林、玉米地和一排排茂密的大豆附近,主要是在大学支持的农业研究站周围。

真空吸尘器可以捕获各种各样的小生物,它们的盖子上有纱窗,以防止鸟类和蝙蝠掉进来,但最终却捕获了蚊子和其他昆虫,偶尔也会捕获蜘蛛。但它们存在的原因是一种讨厌的害虫,叫做大豆蚜虫,蚜虫甘氨酸。两座巨塔共同构成了大豆蚜虫吸捕网

只要它们不被发现,大豆蚜虫就能过得很好。它们长着翅膀,在一片农田上空翱翔。“它们基本上是从大豆植物中吸取汁液,”美国农业部农业研究局厄巴纳办公室的植物病理学家格伦·哈特曼说。饥饿的蚜虫只有针尖那么小,它们会导致植物变干、更快成熟或早死,而且它们还会将病毒传播给植物。大豆蚜虫可以成千上万的集群在一棵植物上——想想一个堆满了黄绿色芝麻的百吉饼。这对农民来说是令人沮丧的,他们可以看到自己的产量下降。

大卫·沃格特林(David Voegtlin)是第一个将威斯康星州白水市蚜虫鉴定为大豆蚜虫的研究人员。
大卫·沃格特林(David Voegtlin)是第一个将威斯康星州白水市蚜虫鉴定为大豆蚜虫的研究人员。多丽丝·拉各斯-库兹提供

大豆蚜虫可能是从美国传入的东亚在21世纪之交,可能是偷渡者在观赏植物或毛豆荚上。哈特曼说,一开始,美国的科学家和农民“并没有很多关于它们有多严重的信息”。“他们真的在我们面前爆炸了。”

2000年7月,在威斯康星州怀特沃特附近的一个农场首次观察到大豆蚜虫,它迅速蔓延到整个中西部地区,并蔓延到加拿大的安大略省。2001年8月,多伦多蓝鸟队(Toronto Blue Jays)的一场棒球比赛中,他们中的很多人涌了出来,以至于裁判要求将体育场的顶棚关闭以抵御猛攻。在种植大豆的地区,昆虫大量繁殖。他们还遇到了大量的鼠李(鼠李cathartica)它们可以在灌木丛中蹲伏过冬。在四年之内,他们被观察到在22个州和加拿大的3个省。

哈特曼说,当这个物种第一次到达时,它传播得如此之快,以至于食肉动物需要时间才能赶上——“它们没有意识到有这么多食物。”但在2019年6月,曼尼托巴大学的昆虫学家报道蚜虫的数量受到悬停蝇和其他一些在邻近的大豆和苜蓿植物之间移动的物种的限制。为了阻止它们,农民们使用了杀虫剂(这也可能无意中杀死其他有益的昆虫),研究人员培育了具有抗性的大豆种群。

考虑到这些蚜虫可能造成的破坏,科学家们热衷于追踪它们的位置和迁徙。在即将发表在杂志上的一篇论文中美国昆虫学家哈特曼(Hartman)等15人组成的团队描述了吸入昆虫并将它们保存下来供科学家研究的真空网络。

2001年成立的大豆蚜虫吸捕网,是受了英国一个类似项目的启发,该项目自1964年以来一直在追踪蚜虫的迁徙。(据英国《金融时报》报道,目前英国网络中有16个陷阱在运作美国昆虫学家纸)。美国也曾有过这样的先例:从1983年到2003年,一个陷阱网络在加利福尼亚、爱达荷州、俄勒冈州、华盛顿州和怀俄明州追踪俄罗斯小麦蚜虫。

从5月的第三周到10月的第三周,每天早上7点到晚上8点,大豆蚜虫诱捕器在天空中吸吸。(它们设置了计时器,所以没有人需要跑出去打开或关闭它们。)它们由风扇驱动,每分钟吸入60立方米的空气,足以填满1.5万个1加仑的罐子。哈特曼说:“如果你认为吮吸吸管会产生液体,那么你吮吸空气也是一样的。”

成千上万的大豆蚜虫可以聚集在一株植物上。
成千上万的大豆蚜虫可以聚集在一株植物上。bamphitli Tiroesele / USDA

不幸穿过陷阱的蚜虫会被吸进去并通过漏斗。在底部,它落在一种一半是水,一半是防冻剂的溶液中。这种液体保存昆虫,不会造成运输危险,每周,合作者收集并更换它,将蚜虫布满的那批送到伊利诺斯大学的美国农业部大豆病虫害实验室。回到实验室,研究人员将蚜虫分类并储存在-4华氏度的乙醇中,这样它们就可以用于未来的研究。

每一批都是逝去生命的快照。“我们称之为DNA汤,”哈特曼说。“人们做这些土壤生物群落研究,他们研究土壤DNA。这只是空气中的一个样本。”

通过研究液体中的生命衰弱,研究人员发现蚜虫的数量往往在7月下旬和8月中旬达到峰值,当时它们在大豆植物之间飞来飞去,然后在9月的最后两周再次出现,当时它们正在为鼠李草而离开。在研究人员研究的州中,伊利诺伊州、印第安纳州和威斯康星州的感染率尤其高;堪萨斯州、肯塔基州、密苏里州和南达科他州则要少得多。在2005年至2018年期间,研究人员统计了176种蚜虫,总共超过90.4万只。

小而强大——或者,至少具有强大的破坏力。
小而强大——或者,至少具有强大的破坏力。Stephen Ausmus / USDA

真空陷阱的理想位置是一个相当开放的地方,但仍然足够靠近建筑物,风扇有电源。哈特曼说:“我们也不能把它们放在田地中间,因为这对农民来说是一种障碍。”位于厄巴纳的美国农业部农业研究服务实验室的大豆/玉米种质、病理学和遗传学研究项目助理研究员多丽丝·拉戈斯-库茨说,这个被包裹在试管底部的嗡嗡作响的马达并不足以打扰人们美国昆虫学家纸——但站得近一点,你可能会听到嗖嗖声。

除了每周换一次水外,捕集器的维护成本相当低。发动机每隔几年就会熄火,有时吓鸟的尖刺会被吹倒,但这些塔通常都很坚固,除非它们被风暴掀翻,或者被一个心烦意乱的农民摇晃。(拉各斯-库茨说,有一次有人用电线把一辆拖拉机拉断了。)

该网络于2005年扩张,并已持续多年。哈特曼说,它的计划资金只有两年多了。他们依靠拨款运作,当资金用完时,“我们不确定资金将从哪里来,”他说。合作者希望他们能在未来的几年里持续吸走蚜虫。“进行这些长期研究真的很重要,”哈特曼说。“如果我们只考虑一两年的时间窗口,那就无法告诉我们人口是如何变化的。”

Lagos-Kutz说,当研究人员想要测试新的靶向杀虫剂时,蚜虫样本会派上用场。哈特曼说,未来的工作还可能揭示,例如,蚜虫如何影响新兴的中西部作物,如大麻,并打开一扇窗,了解昆虫病毒如何在人群中传播。还有一个大问题是,蚜虫在不断变化的气候中会如何生存。几年的时间不足以追踪这些棘手的问题。“我们需要用几十年的时间来衡量,”哈特曼说。