痛苦的森林：遇到山松甲虫的大喷发
山松甲虫已经在北美西部的森林中存在了数百万年。然而，最近一次疫情跨越了西部的森林，比以前任何一次疫情的戏剧性都要高出10倍以上。他们已经越过了山脉，正在向东移动...这引起了科学家的注意。
战斗：松树vs.甲虫
一只黑甲虫飞越北美西部的山脉，落在一棵成熟的美国黑松树的树干上。它悠闲地在树皮上漫步，不时嗅着松树的芬芳，不时啃两口......一旦找到所需的树，它就会直接钻入树皮中，并在韧带中建立自己的巢穴。它会在那里交配和产卵，树皮下的针状管组织将为它提供营养。在吸收树干营养的同时，甲虫还阻断了粘性松树树脂的分泌。要知道，松树树脂是松树对抗这些入侵者的主要"武器"——"借用"昆虫。松树树脂从堵塞的通道中涌出，填充甲虫挖的孔并填充它，直到它溢出树干或赶走侵略者。松树树脂一旦从树干中溢出，就会变干变硬，形成"树脂管"的样子，这也是松树受到甲虫影响的明显迹象。
当雌性山松甲虫选择自己喜欢的松树时，松树和甲虫之间的激烈战斗开始了。松树会继续分泌松树树脂，试图吞噬甲虫，最好让松树树脂覆盖整个树干;甲虫也不断进出树干，用它们的身体清理巢穴中的松树树脂。派恩斯必须成为这场一对一小型冲突的赢家。不过，甲虫不会那么被束缚起来，在这场决斗中，甲虫不可避免地会吞下一些松树树脂，这些松树树脂会使甲虫的身体产生抗性物质，并迅速变成一种有吸引力的信息素，这种信息素可以像羽毛一样随风蔓延到数百码之外，向其他松甲虫发出信号。
对于接收信号的雌性松甲虫来说，这种信号意味着一棵非常适合它们居住和产卵的树正受到同伴的攻击，他们需要及时到达那里以加强并帮助第一批同伴赢得战争。对于接收到信号的雄性松甲虫来说，这个信号意味着它们将有机会交配，它们需要及时到达那里。
围绕洞穴的激烈战斗只能从两个方面进行：第一，雌性山松甲虫已经带来了足够的配偶来杀死松树;其次，松树反击成功杀死了甲虫。当一大群雌性甲虫攻击松树时，它们会将松树树脂分泌的压力降低到零，导致松树树脂停止流动。这样，更多的松甲虫进入松树，松树无力抵抗，无疑会死亡。为了确保成功，雌性甲虫还会导致松树的韧带感染真菌，如"蓝虫"。雌性萨马林甲虫在嘴里携带这些共生真菌的孢子，在浅坑状囊中，并协调整个身体以运输它们。蓝色变体可以在甲虫的巢中传播，造成严重破坏，阻塞韧带，甚至更深的管组织和木材，影响营养和水分从根部到树冠的整个运输。对于松树来说，山松甲虫的攻击肯定会对韧带造成一些伤害，但蓝色细菌对于韧带和木头部分的堵塞是比较致命的"扭曲"。
海蓬甲虫和蓝色变种之间存在互惠互利的共生关系。他们相互依赖，互相帮助。蓝色变种不仅为杀死树木提供了"汗马功劳"，而且也是为甲虫幼虫获取食物的关键。没有这些真菌资源，甲虫的后代很难获得食物和生长。对于大多数生物来说，树木是一种相对贫瘠的资源。它们缺乏合成蛋白质所需的营养物质，并含有大量几乎难以消化的碳化合物。像蓝色变异体这样的真菌碰巧会分解这些类乳晕，并将它们转化为有用的营养素。同样，对于蓝色变体，它们还需要依靠酪氨酸甲虫来传播孢子。事实上，自然界中的蓝色细菌通常只存在于两个地方：一种是在毛茸茸的甲虫或其他树皮甲虫的嘴里或体内;其次，他一直在树皮下挣扎，以帮助甲虫获胜。
山松甲虫的喷发及其影响
松甲虫原产于北美西部的针叶林，它们通常对森林的破坏性不大，它们只生活在一些最脆弱的松树上。这些树木通常不会被闪电击中，
是感染了一种极具破坏性的根腐病菌，还是被矮小寄生虫严重缠绕。但每隔40到60年，特别是当持续的干旱导致松树树脂分泌下降时，松甲虫全年都会经历集中爆发。
从历史上看，人们对松甲虫的爆发几乎没有特别的担忧，松甲虫已经在西部森林中存在了数百万年，特别是在特定的山谷或矿脉中。然而，最新的疫情已经席卷了整个西部森林，导致树木死亡的数量是野火全年造成的50倍！这次疫情的严重程度是前任何一次疫情的10倍以上，无论是在地理上还是在树木死亡率方面。此外，受灾松树，其海拔和纬度分布也有所改善。这使得落基山脉珍贵的高海拔滑雪胜地的森林，以及距离松甲虫爆发仅几百公里的加拿大针叶林，不再安全。
事实上，没有人能说出这次山松甲虫爆发对整个山地生态系统和区域经济的影响。从生态学上讲，树木死于甲虫袭击并不是新闻，这绝对不是一件坏事。然而，当树木活着时，它们会将大气中的碳转化为木材或深层土壤，现在，随着前所未有的死亡人数，从长远来看，这可能会将整个爆发区域从碳汇（森林吸收和储存二氧化碳的能力）效应转变为富含碳的区域，因为微生物继续分解死树和其他有机物。
另一方面，大量的树木死亡也会影响该地区的水循环。当针叶林死亡时，太阳辐射将对森林气候和冬季和春季积雪融化产生重大影响。
气候变暖加速了甲虫的繁殖
虽然山松甲虫爆发的生态影响是不可避免的，但这次爆发的强度是前所未有的，因此科学家们正试图找出为什么"这次爆发比以往任何时候都更强烈"。复杂的问题总是有几个方面，但科学家的目光首先集中在快速变化的气候对昆虫生命周期的影响上。科学家指出，在正常情况下，成年甲虫通常在7月中下旬开始出现，并在8月的第二周和第三周达到最高水平。然后雌性甲虫产下第一个卵，并很快孵化成幼虫。然而，幼虫的生长始于夏末，由于秋季温度，它们的整个生命在秋季延迟。
甲虫通常在冬季度过第四或第五个年龄（这代表了幼虫生长的不同阶段）。当春天来临，洞穴中的温度恢复到4.4摄氏度时，甲虫再次开始生长。在夏季，幼虫开始逐渐变成飞蛾，并最终在7月和8月变形为柔软的成虫。在几天内，它们会积累大量的黑色素并硬化，为另一次新的攻击，聚集和生成做准备。过去，整个生命周期需要一年的时间。
然而，由于气候变化，春季气温迅速上升，这是昆虫生长的理想选择。研究人员发现，在科罗拉多州3000米高的弗兰特山脉，春天适合甲虫生长的天数在过去40年中增加了近58%。换句话说，随着气温的升高，甲虫比以前提前了四到六周出现，将飞行和繁殖时间延长了50到110天。
因此，甲虫的生命周期发生了根本性的变化。雌性甲虫在6月初出现，几天后产卵。然后将卵孵化成幼虫，然后长成幼虫，然后在八月重新出现。这批成年昆虫产下新一批的卵。在第二年的6月，卵子将长成新的成年个体。通过这种方式，甲虫种群可以在温暖的一年中繁殖两次。不要以为甲虫的数量只会乘以2，事实是它们的数量会呈指数级增长。
春季气温上升也会导致甲虫分布的扩大。在1970年代和1980年代，甲虫也在海拔2，700多米处移动。但现在，山松甲虫已经能够攻击海拔3300米以上的森林。此外，甲虫的分布不仅在海拔高度扩大，而且向北扩展数百公里。
持续的干旱削弱了树木的防御能力
变暖可以部分解释山松甲虫史无前例的爆发，但这绝不是故事的全部。没有适当的栖息地和食物，任何生物都无法茁壮成长，至少在数量上不会那么快。因此，除了气温上升的因素外，山松甲虫还必须找到足够的脆弱树木作为目标，然后才能进入爆发期。然而，从易损到耐受性，这完全取决于松树树脂分泌了多少。松树树脂分泌的水平是不稳定的，即使在一年中或树木的整个生命周期中，它也会发生巨大变化。
近年来，北美西部大部分地区遭受了长达十年的干旱。当然，这主要是由于气候变化。气候变化不仅影响气温，还改变了降雨模式和降雨，甚至太平洋的主要洋流也在涌入。无论如何，干旱会降低树木的防御能力，结果是树木将难以维持足够的松树树脂水平和松树树脂分泌能力。
因此，干旱的松树林非常脆弱，十几只或二十几只雌性甲虫会将其分泌能力降低到零。然而，即使同一棵树经历了一个雨季，即使它经历了一个多星期的降雨，它也可以重新获得高水平的松树树脂分泌压力，并承受数百次甲虫的攻击。从历史上看，大多数山松甲虫的爆发确实是从干旱开始的，爆发期的结束往往是由于恢复到正常的降雨量水平。当然，如果幸存的树木数量不足以维持甲虫种群，疫情就会结束。
松树有自己的不同阻力
在疫情期间，松树本身的作用往往被忽视。这也是因为树木总是给人一种均匀而静态的感觉。只有少数森林昆虫学家认为，在疫情爆发后，松树本身足够强大，可以控制进一步的甲虫破坏。森林昆虫学家坚持认为，个别松树的变化会对甲虫种群产生重大影响。的确，即使接受相同数量的降水，扎根在同一块土地上，在相同的温度下生长，不同松树之间的阻力也是不同的。这就是免疫反应与人类近亲不同的原因。
弹性的差异很大程度上是由于遗传。松树属于具有非常多样化的遗传分化的物种。即使在彼此相邻生长的同一棵树之间，生长速度，生长模式，耐寒性和球果也不相同。从生理上讲，光合作用强、呼吸频率低的树木将有更多的能量快速生长，或者将更多的能量投入到外来入侵中，或者确保它们两者兼而有之。
由于松树树脂是对抗松甲虫的主要武器，因此分泌和具有树脂通道以储存松树树脂的能力可以测量松树对松树的抗性，因此树脂通道的数量和大小可能会为测量树木的弹性提供一种很好的方法。
在研究了不同的环境因素和不同类型的松树后，研究人员发现，树脂通道较少的松树对甲虫的抵抗力也较差。然而，该研究尚未得出明确的结论。那么，如果被攻击的树有足够的树脂通道，它会反击吗？研究人员分析了美国黑松和玫瑰松中被甲虫袭击的个别树木，将幸存下来的树木与死亡的树木进行了比较。结果表明，两个仍然活着的松树个体中的树脂通道明显多于死亡个体。这也表明，树脂通道的密度可以相当准确地表明哪些树木将存活，哪些树木将死亡。
最近，科学家比较了年轻和古老的软松，美国黑松和杰克松，发现松树树脂的抗性机制随着树木的老化而迅速下降。护林员有时认为松甲虫只侵入大树，但实际上并不是树的大小，而是树的年龄起着关键作用。一棵树的大小只是其年龄的一小部分因素。这一结论也有助于解释"为什么松甲虫的爆发往往会避开森林中较年轻的树体？"
不容忽视的人为因素
山松甲虫爆发的地理扩张也可能来自人类对森林结构的变化。选择性种植经济树木，改变野火等自然灾害的时间，以及引入牲畜进行畜牧业，都会影响森林的再生，从而极大地改变地球上树木的年龄结构。在低海拔地区，气候更适合人类的生产和生活，森林受人类生活的影响更大，特别是因为森林中的幼树总是比高海拔地区多。因此，科学家认为，高海拔地区的森林破坏是我们人类生活和经济活动的遗产，而不仅仅是气候变化的结果。你知道，这些树中的许多已经存在了一个多世纪。
甲虫是北美的一种本土昆虫。数百万年来，它们像高山湖泊沉积物和木材化石一样存在，并且经常在西部的针叶林中爆发。基于这段历史，结合最近的事态发展，科学家们认为，没有理由期望或希望这样的爆发会停止。气候变化对松甲虫的生命周期有重大影响，树木本身具有弹性。与此同时，科学家们揭示了为什么甲虫在高海拔森林中如此成功。这些新发现有望激发围绕树木恢复机制的树种选择和森林管理技术。