见闻见识

在错误中突围

来源: | 作者:王俊杰 | 日期:2018-06-01 14:57:50 | 阅读: 2711

先是在《骟树伐木原理与推论》(简作《骟树》)一文中提出“栈糖渠模型”,作为该模型的推广应用,猜测天牛选择弱势树木钻蛀为害。这一猜测已在为害柏树的双条杉天牛中得到证实,但对杨树人工林中危害最大的黄斑星天牛,虽有所观察,却不敢肯定。因为,在人们的直觉中,是天牛为害导致受害树木弱势,而不是相反,不是树木弱势招致天牛侵害。

后来醒悟到他感作用在林业生产中的巨大意义,便处处留意他感作用的各种表现。他感作用是植物释放化学物质对周围植物、微生物不利或有利影响的现象,是植物增强自身竞争优势、削弱竞争者的化学武器,与动物的尖牙利爪同功。最典型、最广为人知的他感作用是核桃树下寸草不生,其他树下则不然,说明核桃树下不是遮阴抑制了草的生长,而是核桃释放某种化学物质抑制了草的生长。科学家已经确定,这些毒物主要是胡桃醌。他感作用物质种类极其丰富,作用方式多种多样,人们对它的认识还仅仅是开始,需要广泛的观察思考和严谨的实验,以加深对它的了解。因着这个缘故,时常到附近一家单位院内观察园林植物间的他感作用,逐渐注意到其中一行相当稠密的榆树行道树,长得东倒西歪,主干细瘦羸弱,枝叶疏落凋零,其侧为一行国槐大树,势若华盖。无疑,榆树的弱势是国槐,以及榆树之间他感作用的结果。姑且不论其他,仅就其主干东倒西歪而言,只能用他感物质影响主干的加粗生长来解释,使其主干一侧在加粗生长时细胞稍稍纵向伸长,致其主干逐渐倒向或弯向对侧,如同被一双无形大手推挤压弯一般。此外,再难找到压弯树干的其他因素。

获得这些认识,兴奋之情自不待言。由此便对那行榆树生出些悲悯之情和某种莫可名状的自悯情态。

今年夏天,某一日身不自主,再次来到榆树行道树下行观察视,无意中注意到行端被压弯如驼的树干上有流如泪。追迹溯源,原来蛀孔赫然,立刻明白那是天牛所为,并联想起《骟树》一文的推论。于是全行细观,果然凡弱势木无一幸免于天牛之难。后来抽闲邀专业研究病虫害的同事再行考察,确定其虫为黄斑星天牛。进而逐株量测胸径和株距,目测估计主干弯曲程度、树冠偏倚状况和枝叶疏密程度,以及天牛为害轻重情况、为害部位等,手机记录数据,决心著述成文。

大体上看,黄斑星天牛为害榆树的状况与《骟树》一文中的推论相符。但同事称,黄斑星天牛主要为害树干深处的木材,而不是《骟树》一文所推论的树皮下薄薄的一层。实测榆树树干上的蛀孔深浅,证明同事所言属实。网查该虫习性资料亦然。《骟树》一文推论中的这一明显错误着实令人恼怒纠结。这个错误虽属推论中的一部分,却可能颠覆整个推论。

栈糖渠模型认为,树木每年生长季节后期,将光合产物储存在主干枝干皮下浅层一两个年轮和活皮中,浅层年轮称为糖栈,活皮则称为糖渠。次年开春,树体调用这些营养储备抽枝展叶、增粗茎根、分生新根等。如果树体弱势,新生能力弱,糖栈糖渠中就会剩余较多营养,成为蛀干害虫的优质食料。黄斑星天牛蛀食深处木材的现象完全违背了上述推论,暗示或者栈糖渠模型有误,或者黄斑星天牛能够消化木材,与栈糖渠无关,与树势无关。但是,上述两个可能性又都有与事实相矛盾的地方。栈糖渠模型是有关树木生长知识的概括,自信不会有错。黄斑星天牛也确实喜欢弱势树木。其实,“苍蝇不叮无缝的鸡蛋”,中国传统哲学认为,事物败坏总是先从自身开始,中国人称患病为“生病”,意指病由自生,自身强壮,百邪不侵。科学研究也表明,动物捕食或寄生,总是选择最弱小的个体,概莫其外,只有天之骄子的人类才以捕杀最强大的猎物为能事。由此推论,黄斑星天牛专选强壮树木入侵为害的可能性极小,并朦朦胧胧地感觉到,黄斑星天牛为害榆树的现象另有其因。

百无聊赖之中,抓本闲书乱翻,真正没有看进几个字。忽然,一个词跃入脑海,全身为之一振。或许是潜意识中被“微圃”概念激发出灵犀一点。微圃概念认为,树木虽然高可参天,但其幼苗却十分脆弱敏感,其种子发芽对环境条件的要求也极其苛刻,必须在近似于苗圃的微小地形中发芽成苗,健壮成长为幼树,否则就夭折。这样的微小地形就称为微圃。对于每一个树种来说,自然微圃少之又少,因此,每年看到树上结的种子数以万计,而幼苗却寥若晨星。由树木幼苗的脆弱类比到黄斑星天牛幼虫的脆弱,恍然大悟,不是长大了的天牛幼虫,而是刚刚孵化出来的低龄幼虫需要营养丰富的树皮下糖栈糖渠组织,树势越弱,这些组织的营养越丰富。栈糖渠模型在此得到了完美的理论应用。进而设想,可以设计试验证实上述推论,即人为削弱树势,看一看是否易被黄斑星天牛大量入侵为害。正待考虑试验细节之时,猛然意识到,大树移植就是在严重削弱树势,这类试验早就被人施行了。仔细回忆,曾在宁夏沙湖公园观察到,去掉树冠移植的柳树大树,主干上布满天牛蛀孔,在成都锦江沿岸也观察到去冠移植的垂柳大树主干分枝处多见天牛蛀孔。只是前者更严重,株株见蛀孔;后者较轻,有少量树幸免于难。并回忆到,两处均见黄斑星天牛成虫在树干上寻寻觅觅。成都虫害较轻的原因在于该处气候湿润,移植大树易生根成活,树势削弱较轻。

推论得证,情绪高涨,随之另一难题也得破竹。长大了的天牛幼虫为什么不继续蛀食树皮之下的糖栈糖渠组织,而是向木材深处开拓食源呢?原来,黄斑星天牛为害的杨、柳、榆等树种分枝稀疏,皮下长大的天牛幼虫易被啄木鸟发现捕食,长大了的幼虫只有向木材深开拓食源才能逃过一刧。与之相对照,双条杉天牛仅在柏树皮下取食,不深入木材内部,其原因在于,柏树分枝稠密,啄木鸟无法钻到柏树树冠内部啄食主干上的天牛幼虫,双条杉天牛也就安享树皮下营养丰富的糖栈糖渠组织了。想到这些,推论黄斑星天牛为害一定会选择能够规避啄木鸟捕食的树干部位入侵,于是起身跑到榆树行道树处再次观察,果然发现蛀孔大多分布在榆树主干弯曲的腹部一侧,或粗大树干的分枝处,这些地方都是啄木鸟不易置喙之地。同时手机记录下观察资料,以备著文之用。

一通百通,顺势又解释清楚了黄斑星天牛在号称“杨家将”的我国北方人工林中暴发为害的原因。兴奋之余,将全部思考记为工作日志,又写成《胆战着感谢人类》一文,贴到自己空间里夸示一番。随之着手整理调查资料,动笔著述成论文。但是,面对几百个既有定量数据,又有定性数据的记录,却一下子找不到北了。

目测的树干弯曲度、树冠偏倚情况、枝叶疏密情况,都是分等级表示的定性数据,它们一起与实测的胸径值表示榆树的弱势情况,如何计算在一起呢?尤其黄斑星天牛在每株树上的危害情况也是分等级的定性数据,又如何分析它与榆树弱势情况的关系呢?当然,数学上有数量化分析方法,不论是定量数据还是定性数据都可以计算,也曾使用过,只是久未接触,已经生疏了,再捡起来要大量消耗脑细胞,十分划不来。更何况数据量不算太大,精度也不高,只以分辨出随着榆树弱势状况的增加天牛危害程度增大的趋势为度,采用数量化这种高大上的数学方法无异于牛刀杀啄木鸟。那么又该用什么计算方法呢?头脑塞满乱麻,毫无头绪。

想起有关联分析法。有人对超市的销售数据使用关联分析法,发现啤酒和婴儿尿布常常被顾客一起投进购物篮中。啤酒与尿布毫不相干,却往往结伴出现,让数学家大呼意外。不过超市经理不管这些,认为二者既然如影随形,干脆就将二者并列放在同一货架上。结果让经理大获成功,两种商品的销售量增加了几成。数学家得知消息后,蹲守在超市仔细观察,发现一同购买二种货物的都是年轻男子,而且往往是先取一包尿布,再取几瓶啤酒。数学家恍然大悟,原来那些年轻父亲们首要任务是买尿布,然后假公济私,顺手为自己带上啤酒。既然已经尽到作父亲的职责,想来妻子们也没有什么可说的。尿布能与啤酒关联,黄斑星天牛就能与榆树的长势关联。于是网查关联分析计算方法,不是特别难,读过一个计算实例,就弄懂了七八分。发现该法主要用于成千上万的海量数据集,用于只有几百个数据的小样本似乎不太协调。还网查到另一种关联分析方法,是灰色系统理论创立人邓聚龙先生提出的方法,对其有所了解,知道是一种主要用于分析曲线间相似程度的数学工具,很难改造用于分析黄斑星天牛与榆树长势的关系。不过这两次试错不算白费功夫,直觉中感到一定能找到计算分析方法,似乎就在身旁不远处。

一日去银行,走在路上,再次捉摸计算方法之事。渐渐意识到,任何计算方法无非一种数学工具而已。有些工具的作用就是化繁为简,使人一目了然。比如,两棵树看起来粗细差不多,用尺子一量就真相大白了。数学工具的作用同样是化繁为简,例如比较两堆土豆的多少,只要将两堆土豆分别逐一称重,各自相加,就简化为两个和数的大小了。还曾做过一件十分得意的工作,用一套假想的数据和规则,通过计算和画图,非常清晰地展示了人为选择对树木的巨大塑造作用,急剧加速了树木演化过程。由此认识到,可以将每株榆树的主干弯曲程度、树冠偏倚程度和枝叶疏密程度各自按等级打分,再将胸径转化为分值,四个分值相加就可以得到每株树的弱势度评估值。然后,以弱势度为横轴,黄斑星天牛危害程度为纵轴,画出散点图,一定能极其直观地看出两者之间的变化趋势。只要趋势明显,根本用不着计算劳什子相关系数或显著度指数等,难道眼睛还不如枯燥乏味的数字可信吗?其实曾读过几篇翻译的论文,里面并没有特别高深的统计计算,只是将数据画成折线图,趋势便一目了然。还想起高中时就学过,数学函数有两种表示法,一是公式法,二是画图法,前者远不如后者令人印象深刻。之后,抽空将手机中的记录转入电脑,在Excel中利用上述新设想的方法处理数据,画成散点图,效果相当理想。其中为了适应Excel自动生成散点图的需求,将天牛危害等级换以数字代码表示,只是一种技术处理,并不会造成数据失真。

寻找计算分析方法的工作暂告一段落,转而为撰写论文搜集、阅读文献资料,梳理前人研究成果。现在信息技术发达,只需几个关键词,转瞬间就搜索集全有关黄斑星天牛的研究文献,绝少遗漏,纵使有遗漏也是一些老的无足轻重的文献。如果放在十几年前,要完成这项工作,必须泡图书馆、资料室逐本翻阅期刊,抄录、复印忙个不停,没有半年是做不到的。按通行程序,查阅文献的工作应在调查或试验之前进行,如果前人已经进行过相同工作,就没有必要重复了。此次反其道而行,原因在于,一则本人专业不在病虫害研究,只求对其有所了解,不求也无精力全面掌握动态;二则,本人涉足其列缘于兴趣,兴趣所在,势在必行,先调查后读文献,若见前人已有研究且结果相同,大不了不写论文,于我无失而得其乐。虽然思考累死了众多脑细胞,那些细胞也是死得其所了。花了几天下载研读文献,有关黄斑星天牛研究的历史和现状得以了然于胸,确实没有人注意过该虫入侵为害与树势的关系。于是动手在电脑上敲键码字,著述成文。

引言、调查地概况、调查分析方法诸内容已经成竹在胸,扯出来换成汉字即可;调查结果部分也很简单,将Excel表中整理好的数据和散点图转入Word文档即可,再把已成电子版的工作日志转入用为讨论部分,论文轮廓赫然在目。

然后着手论文的重头戏。根据散点图陈述黄斑星天牛危害程度与榆树弱势度的关系,字数不多,一两百字即可。只敲了几十个字就感到有些不妥。弱势与优势相对应,是通过各株树木之间互相比较体现出来的,不是树木自身的变化情况的反映。天牛入侵为害只需通过感官判断某株树是否合适即可,不太可能逐株比较后确定为害对象,尤其只有一株树时,更无从比较。因此,使用基于比较的弱势度表示榆树状况不妥。又该用个什么词呢?思量再三,逐渐意识到,变化无非两个方向,变好或变坏。对于变坏,古人为之造有一字“衰”,那么使用“衰弱程度”一词表示榆树长势状况就贴切形象了。将文稿中旧词统一替换为新词,还没有来得及得意,又意识到一处大不妥:“天牛危害程度”一词!既然称之为危害,自然就意味着天牛为害导致了榆树长势衰弱。如此这般,岂不是与旨在探明榆树衰弱是否招致天牛入侵为害的目标南辕北辙了吗?

真纠结!长考数日才找到症结所在。原来,在病虫害研究中,人们习惯站在树的立场看待思考问题,一切取食树木或以其为生的虫子或微生物均视为致害因子,视为危害树木的过程,相应地就有“危害程度、危害指数”之类术语。“不识庐山真面目,只缘身在此山中”,不转换立场就永远纠结下去。站在黄斑星天牛的立场看,它只是以榆树为生,并无损人不利已之意。“天地者万物之逆旅,光阴者百代之过客”,万事万物均是时空中寄居一世的过客。黄斑星天牛在榆树上同样属于寄生,寄生的多寡轻重就可以称之为“寄生强度”。找到该词,原来的矛盾冰释烟消。从散点图上顺利解读出“黄斑星天牛寄生强度与榆树衰弱程度呈正相关关系”。继而修改论文题目,以便扣合全文主旨。颠三倒四反复试错之后,确定为“黄斑星天牛针对白榆长势的选择性寄生现象”,这一题目读起总感绕口别扭,拗在何处?不得而知。

还有一个大问题:“黄斑星天牛寄生强度与榆树衰弱程度正相关”,这是一个数学化的陈述句,要解读为现实中的现象才有实际意义。在病虫害防治的惯性思维中,人们会自然而然地认定,该句陈述的现实含义是“天牛寄生导致榆树衰弱”。其实,该句自身并没有表明必须如此解读,也没有表明天牛寄生与榆树衰弱二者之间哪一个是因,哪一个是果,甚至二者可能仅仅是关联,并无因果关系。总之,必须结合实际情况为二者分出个先来后到。可是又如何阐明这些歧义呢?顿陷纠结泥潭之中。

绞榨脑汁,三四十天之中,论文未动一字。未得脑洞豁然,反而又意识到一个潜伏很深的错误。天牛寄生强度以受害榆树主干或粗大枝干上的蛀孔数量和密度为尺度,是多年形成的,并非是调查当年寄生情况的反映,而是多年累积寄生情况的反映,再加上其中的“记忆效应”,使得如此表示的黄斑星天牛寄生强度与榆树衰弱程度之间的关系更加复杂,恰似“剪不断,理还乱”。记忆效应指黄斑星天牛成虫偏喜在其所出生的树木上产卵形成下一代寄生虫,表现为多代连续寄生同一株树的现象,似乎每代成虫能记忆其寄主一般。

在没有找到清晰思路之前续写论文,只能走一步算一步,采取摸着石头过河的策略,不管黑石白石,能够垫起脚过河就是好石头。首先论述蛀孔评估天牛寄生强度方法中的缺陷,顺理成章地得出结论:黄斑星天牛导致榆树衰弱。进而提出命题:“黄斑星天牛寄生仅是导致榆树长势进一步衰弱的原因,绝非榆树衰弱的根本原因,更非唯一原因。”接着论证该命题成立的事实依据。无需赘言,地球人都知道,即使没有天牛寄生,一片榆树林子中长势也会有强有弱,并且随着时间的推移,强弱分化越来越大。尤其考虑到“他感作用”这一被人们忽略的因素,种植几年的榆树林势必壮弱粗细各不同,从而得出结论:榆树衰弱在前,黄斑星天牛寄生在后。这样就证明了天牛寄生不是榆树衰弱的原因,所谓因果,必然是“因在前,果在后”。

然后设想,在长势各异的榆树行道树中,黄斑星天牛选择寄主的策略无非有三种可能,一是随机寄生,与榆树长势的强弱无关;二是选择优势树寄生;三是选择弱势树寄生。至于选择不强不弱居中的树木寄生,也算作一种可能,但其可能性微其微,不必考虑。因为在这一策略下,天牛必须大量比较才能确定寄主,需要耗费大量精力,不待寄生就笨死了。剩下来就是分析在三种可能的策略中,天牛会采取哪一种。为了论述方便,三种策略称谓要简练有力。稍作思考,将三种策略分别简化为随机寄生、择优寄生、择弱寄生。想到做到,文稿中的相应字词随之替换。替换之中,眼前一亮,论文题目换成“白榆行道树黄斑星天牛择弱寄生现象”,原来的拗口别扭一扫而去。

继续正文论述。先考虑随机寄生策略。为了思想试验的顺利进行,引入一条前人发现的黄斑星天现寄生规律,即要求一定粗细的主干或枝干,太细太粗都没有寄生。无疑,榆树行道树种植初期主干不够粗,自然没有黄斑星天牛寄生。几年后,少量优树的主干会达到天牛寄生所要求的粗度,天牛别无选择,只能寄生在这样的优树上。以后情况再不必啰嗦。可见随机寄生实际就是择优寄生。再考虑择优寄生策略。几乎不用想,在这一情况下,长势好的优树将无一幸免被寄生,调查数据表明这不符合事实。再深思一步,择优寄生会削弱优树长势,而无寄生的弱树长势则相对增强,此消彼长的结果必定导致榆树行道树长势越来越均匀,强弱差异越来越小。这同样是不合乎事实的。否定了前两种可能的策略,从而也就证明了黄斑星天牛采取择弱寄生策略。当初非常纠结的如何解读数学陈述句的问题,竟然被一条如此简单的道理的引入化于无形!想到这些就如醍醐灌顶、夏日含冰。只有思想试验不不行,最好还要有实际试验,即人为削弱树势,看一看黄斑星天牛寄生情况,这一点早在论文动笔之前就想好了,无需亲手试验,别人早已代劳,并仔细记录在工作日志中,将相关内容转入论文稿中即可,从而进一步佐证黄斑星天牛欺软怕硬的天性。

接下来分析黄斑星天牛寄生部位的选择规律。没有多大难度,无非统计一下各类部位的寄生比例,陈述即可。与当初猜测相符,果然多是弯曲主干或粗大枝干的腹部,以及主干分枝处等容易逃避啄木鸟捕食的部位。之后再略加论述“这些部位为什么能够如此”即告功成。又得一个惊喜。在论述中意识到,这些部位其实具有对啄木鸟隐蔽的作用,体现了黄斑星天牛的隐蔽寄生策略。这样的概括同样简洁有力,为论文增色不少,当然也要反映在论文题目中,这是标题党的惯用伎俩。

论文最后一节是“结论与讨论”,有前面的工作日志垫底,写起来似再无难点。结论要与当初的猜想遥相呼应,即调查结果是否证实了猜想,并以简练有力的语句概括出来。论文所得结论就是“黄斑星天牛采取择弱隐蔽策略寄生为害榆树”。所谓讨论就是分析上述结论背后的原理,解释黄斑星天牛为什么要择弱寄生,为什么要隐蔽寄生。这些讨论已经在工作日志中记录在案,只需删繁就简,换以论文句式即可。强抑着大功即告的惴惴心情,动手整理文字,隐隐约约感觉有什么不对劲。当这种不对劲水落石出之时,神经几乎崩溃了。最初的分析是衰弱树木的糖栈糖渠剩余营养较多,有利于黄斑星天牛初孵幼虫的生长发育。其中隐含的前提是,天牛初孵幼虫出现在树木抽枝发芽的春天,而实际情况却是黄斑星天牛六七月间羽化成虫,婚配产卵,大致八九月间出现初孵幼虫,与糖栈糖渠营养剩余的春季大错其时,以此来解释黄斑星天牛的择弱寄生原因,岂不是指鹿为马?

强烈地失魂落魄,足有两日之久。好在皇天不负有心人,平日里被好奇心笼络的知识挺身而出,纵骑前来救驾。一个称为“细胞程序性死亡”(又称细胞凋亡,北京大学施一公教授的研究领域)的概念辅助渡过难关。在生物体中,功能衰退或者无需存活的细胞会被启动程序性死亡过程,植物细胞死亡则表现为自我溶解。在供水严重不足等情况下,植物细胞处于被执行程序性死亡的边缘,但有风吹草动就坠入其中。黄斑星天牛初孵幼虫出现的八九月份,正值糖栈糖渠细胞大量储存光合产物的时期,衰弱榆树的糖栈糖渠细胞供水严重不足,受到天牛幼虫取食的不良刺激便程序性死亡,自我溶解释放营养物质,正好被天牛幼虫吸收利用。植物细胞有细胞壁保护,不易被消化吸收。天牛初孵幼虫咀嚼能力弱,很难研碎嚼烂植物组织,破坏细胞壁,借助植物自身的细胞程序性死亡过程,才能更好在消化吸收营养。这是黄斑星天牛择弱寄生策略的重要原因之一,其他原因还包括衰弱树自卫能力差、伤口自愈能力低等。

改正了最后一个致命错误,全文贯通一气,心情为舒畅异常。结稿后,余兴犹酣,提笔写出此文,以为总结经验教训利备再战。

尤为高兴的是,就在此文写到“分出个先来后到”一句时,自我启发,又意识到一个新观点:黄斑星天牛的记忆效应其实就是择弱寄生策略的体现,或者称之为择弱寄生现象的特例。上一代天牛寄生削弱了榆树长势,又为下一代寄生创造了更有利的条件,与鸟类、哺乳动物抚育后代并为儿女生长发育创造良好环境的行为相似。这一现象又称为生态位构建,即生物体通过自身的新陈代谢、活动和选择,部分改变或破坏其生态位的现象,生态位则是一个物种所处环境及其本身生活习性的总称。生态位构建是目前生态学中热点课题之一。增加这一部分讨论,不仅使全文更加严谨周全,还将前人众多研究成果系统化起来,对于人们深入认识黄斑星天牛寄生现象裨益颇多。

认识自然,会增进人类的自我认识。生态位构建与可持续发展思想大有相通之处。人类遗传给子孙后代的不仅仅是基因,更有被迄今为止的经多代人改造过的环境、资源和文明成果,如果这种改造已经表现为毁坏,人类的子孙后代将无以为继,遑论发展?黄斑星天牛连续数代寄生会毁掉榆树,但天牛的子孙们还可以找到另一棵榆树。人类呢?现今人类已经将整个地球变成自己的一棵大榆树,毁掉这个寄主,我们的子孙后代又将到哪里找寻第二棵大榆树呢?榆木疙瘩不开窍,其实谐音为“愚木”。但愿早日找到第二个地球!

2015-11-8于兰州