2013年，上海苗圃的北美枫香发生了大规模死亡事件。经调查发现，罪魁祸首是一个新物种——枫香刺小蠹（dù）。这一事件很好地反映了一个事实：相比于遗传组成更复杂的植物，具有单一遗传组成的植物更容易遭受病虫害的侵扰。

北美枫香

（图片来源：澎湃新闻）

遗传多样性：植物应对环境变化的关键

遗传多样性是植物应对病虫害的关键，它也是生物多样性的基础。大家都知道世界上没有完全一模一样的两个人。这是因为组成每个人的DNA不完全相同。即便是同卵双生的双胞胎也不可能有完全相同的外貌（生物学上一般称为表型）。

我们可以简单地把DNA的不同理解为遗传多样性。遗传多样性是指同一物种内的个体之间在基因水平上的差异（物种间的不同被称为生物多样性）。这种差异决定了植物形态、颜色以及对环境的适应性方面的表现，如抗旱、抗寒、耐热和抗病虫害能力。

高水平的遗传多样性使得不同的个体面对环境有不同的响应能力。有些个体面对挑战不能幸存，但有些个体却可以，这确保了整个群体的生存与繁衍。例如，在同一种松树中，有的个体可能比其他个体更能耐受干旱条件，或者对某种病害具有更高的抗性。类似的现象在人类中也很常见，比如有些人对某些疾病（如疟疾）具有先天的抗性，而其他人则更容易受到感染。

植物的遗传多样性为物种整体抵御外界各种威胁提供了保障。更高的遗传多样性则意味着种群中可能存在具有不同抗性的个体，从而在面对特定的新病虫害时表现出更强的群体生存能力。例如，月桂枯萎病（一种植物病原菌）在美国南部爆发时，尽管大部分月桂树被病害杀死，但仍有少数个体幸存下来。这些幸存个体可能携带抗病基因，成为未来种群重建的遗传基础。

假设森林里虽然有多个树种，但每个树种的遗传组成都完全相同（例如都来自同一克隆），那么这些树种对病虫害的反应或抵抗能力就几乎没有差异。一旦某种病虫害爆发，整个物种都可能面临毁灭性的打击。这正是遗传多样性在单一树种中的关键作用。

即使在一个森林中存在多种树种，我们也必须确保每个树种内部具有足够的遗传多样性。只有具备足够的遗传多样性，才有可能在病虫害来袭时保留具有抗性或适应能力的个体，这些个体将成为未来种群恢复的关键。

这就是为什么在造林时，除了种植多物种混交林以提高森林的群落多样性之外，还需要确保每种树的种子都来自不同的种源，避免只使用克隆树种或遗传单一的种群。

病虫害发生的诱导因素

目前，我们正面临一个日益严峻的挑战——外来病虫害的威胁。与此同时，极端气候的变化为病虫害的发生创造了更多的机会，它们就像“隐形杀手”，悄无声息地威胁着植物的健康。以草地贪夜蛾（fall armyworm）为例，这种原产于北美的害虫在中国可以取食并危害多种农作物，导致植物落叶甚至死亡。

草地贪夜蛾

（图片来源：搜狐新闻）

据不完全统计，2019年稻瘟病菌在中国导致玉米生产损失约1400万元。稻瘟病菌作为水稻的主要真菌病害之一，其传播途径多样，包括空气、昆虫、雨水和土壤等。在1975至1990年间，全球水稻产量因稻瘟病菌下降30%，损失1570万吨粮食；仅中国，每年即损失约300万吨粮食。

气候变化所诱导的虫害，如小麦蚜虫。它是小麦的主要害虫之一，近年全球气温的升高导致其发生期有所提前。这意味着一年中，小麦蚜虫发生的总时间增加，从而使得其数量也大大增加，导致危害加重。‌

而植物本身遗传多样性的降低也是另一原因，对于那些大面积种植在遗传组成上相同的同一作物的区域（大型同质种植园、人工种植纯林），病虫害的问题尤为突出。

在很多地区，为了方便管理和追求更高的经济效益，组织者在同一区域种植来自统一培育的树苗，这使得该区域内的所有植物在遗传组成上没有变异。这些种植园就像是待宰的“羔羊”。

低遗传多样性意味着它们对环境变化的适应能力减弱。当面临气候变化、土壤退化等环境压力时，遗传单一的植物可能因足够的遗传变异来适应这些变化，从而逐渐衰退。更为关键的是，由于遗传上的相似性，一旦某种病虫害能够感染一株植物，这种病虫也很可能感染种植园中的其他植株，导致病虫害的快速蔓延。

然而，即便是遗传多样性丰富的野生树种，也可能难以抵御某些新的入侵害虫。例如，北美的白蜡树虽然具有较高的遗传多样性，但仍无法抵抗入侵的白蜡窄吉丁虫（emerald ash borer）。这种害虫原产于亚洲，在那里，白蜡树已经与其共同进化并拥有对这种害虫的防御机制。然而，北美的白蜡树未经历过类似的进化选择压力，因此对这种入侵害虫毫无抵抗能力，导致数千万棵白蜡树死亡。这一案例表明，即便一个物种具备丰富的遗传多样性，若其进化历史中未曾接触到特定的生物威胁，依然可能在面临新威胁时遭受严重损失。

展示了北美枫香（Liquidambar spp.）正在遭受枫香刺小蠹（Acanthotomicus suncei）的危害。

（图片来源：Jiri Hulcr）

如何增加树木的遗传多样性？

未来随时可能出现新的病虫害，虽然我们无法准确预测每一种威胁，但可以通过增加遗传多样性来提升植物的防护能力。以下是几种有效的策略：

1.遗传多样性为优先：种植植物时，不完全以经济效益、产量最大化为导向。我们需要调整优先级，从产量最大化转变为遗传多样性、生物多样性的最大化。

2.合理的疏伐策略：在对林地进行疏伐时，我们应尽量保留具有遗传多样性的个体，而非仅依据当前的需求(例如更高的产量和生长速度)无差别地移除植株。这不仅保留了不同的表型，同时又促进了物种遗传多样性的延续。

3.实行开放授粉（open pollination，通过昆虫、风、鸟类等自然机制进行授粉）：减少人为干预，采用自然授粉机制能够增加基因的自然变异。这种方法能够促进基因的自然选择和多样性的增加，提高物种的生存率。也可以在不依赖于特定抗性基因的情况下，增强整个种群的适应性和抵抗力。

4.改变造林方式：以往的植树造林只是种植从少数几个品系繁育而来的植株，这些植株的遗传基础相对单一。从长远角度看来，种植这样遗传单一的克隆植株可能并不能真的恢复森林的健康和韧性。可能更简单、经济的做法是让森林从种子开始进行自我恢复。我们应该致力于保护森林里的自然再生幼苗。并在适当时提供必要的支持，而不是依赖遗传性单一的克隆植株。

5.种植混合林：例如，欧洲持续的高温天气，引发了云杉八齿小蠹（Ips typographus）对云杉（spruce）种植园的严重破坏。我们需要具有不同年龄和种类的混合林，这不仅能够增强森林的抗性和韧性，还能确保林业经济的长期稳定和可持续性。

6.重视林业教育：在即时利润的驱动下，全球专注于林业教育的学校正在减少，这使得林业相关学位的提供也在缩减。这在以种植木材生产为主导的南半球尤为明显。我们需要重视起来，以确保林业、森林保护相关的专业知识不会随着时间的流逝而被边缘化或遗忘。

7.加强公众对遗传多样性的意识：有关的教育部门和机构，可以利用新媒体等手段对遗传多样性和生物多样性保护相关内容进行科普或专题宣讲，提高公众对遗传多样性的重要性的认识。

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Victoria State Government 2023: 12.