飞行动物飞行机理的探索

飞行动物飞行机理的探索刘德明肖凤翔（山西省大同浑源师范,０３７４００）赵福琴（山西省大同浑源一中）在动物世界中有许多种类的动物具有飞行能力。在动物进化发展的过程中,昆虫是最先获得飞行能力的。在脊椎动物方面,中生代的翼龙是著名的能飞行的爬行动物,但已于...     

跟着昆虫去飞行

早在3亿年前,昆虫已经翱翔在辽阔的天空,成为最早在空中飞行的动物,并且在今天仍然延续着它们的飞行史。经过了漫长且充满变数的进化,昆虫获得了令人惊叹的飞行技巧,如飞行速度快、距离长、耗能少、灵活性强等,尤其它们高度的飞行灵活性是任何现有的飞行器都无法比拟的。     

跟着昆虫去飞行

早在3亿年前,昆虫已经翱翔在辽阔的天空,成为最早在空中飞行的动物,并且在今天仍然延续着它们的飞行史。经过了漫长且充满变数的进化,昆虫获得了令人惊叹的飞行技巧,如飞行速度快、距离长、耗能少、灵活性强等,尤其它们高度的飞行灵活性是任何现有的飞行器都无法比拟的。     

二点委夜蛾飞行行为特征

【目的】本研究旨在阐明二点委夜蛾的飞行行为特征,丰富二点委夜蛾飞行生物学理论,提高其预测预报水平。【方法】利用昆虫飞行磨被动吊飞系统和主动飞行监测系统,系统研究了二点委夜蛾Athdtis lepigone(M(o|¨)schler)被动飞行能力和主动飞行意愿。【结果】成虫具有较强的被动飞行潜力。室内连续吊飞80 h,雌雄蛾最远飞行距离分别达106.71 km和148.32 km,最长飞行时间分别达43.05 h和40.01h,最快飞行速度分别达7.60 km/h和8.14 km/h。雄蛾飞行潜力显著强于雌蛾,体现在飞行距离和飞行时间显著高于雌蛾,但飞行速度差异不显著。成虫蛾龄显著影响成虫飞行能力。对不同蛾龄成虫吊飞12 h的结果表明,1日龄即具备一定的飞行能力,之后逐渐增强,3日龄时飞行能力最强,雌雄蛾平均飞行距离分别为29.61 km和27.55 km,飞行时间分别为10.04 h和9.46 h,平均飞行速度分别达2.76 kn/h和2.46km/h,4日龄成虫飞行能力开始下降,但不同性别间成虫飞行能力差异不显著。蛾龄间飞行能力差异主要是由于不同蛾龄成虫的强、弱飞行个体比例不同。二点委夜蛾主动飞行呈现明显的节律行为,飞行活动主要集中在暗期(19:00—次日5:00),在光期(5:00—19:00)基本不飞行。成虫初羽化(1日龄)主动飞行意愿增强,之后飞行活动减少,但产卵开始时主动飞行活动又开始增强,到7日龄达到峰值。【结论】二点委夜蛾成虫具有较强的飞行能力,其飞行能力受蛾龄,雌雄等因素影响;飞行具有明显的节律性。     

稻纵卷叶螟飞行行为特征

本文在室内利用昆虫飞行磨系统和自主飞行监测系统研究了稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis Guenée的被动飞行能力和主动飞行意愿。结果表明,羽化后1⁴日龄的稻纵卷叶螟成虫均具有较强的飞行能力,但不同日龄成虫的飞行能力差异显著。其中1日龄雌蛾飞行距离、时间和速度均显著低于2日龄,以羽化后2日龄飞行能力最强,4日龄的飞行距离和时间均开始下降,但差异不显著。同时,无论是从飞行距离还是从飞行时间的角度,强、中、弱飞行个体的比例均随日龄而呈现明显变化,以2日龄强飞个体比率最高,1日龄的最低;但是雄成虫各日龄飞行能力之间无显著差异。不同时长吊飞结果表明雌蛾能进行一次性持续飞行的最大有效时长为12 h,超出此范围雌蛾的飞行距离和时间均不再延长。稻纵卷叶螟的自主飞行活动频次在进入暗期后显著上升,并且整个飞行活跃期集中在暗期,白天几乎无飞行活动;此外,1日龄的自主飞行活跃度显著高于其余日龄,可能与稻纵卷叶螟此时期具有较强的飞行意愿有关。以上的研究结果丰富了稻纵卷叶螟的迁飞生物学理论,对改善与提高其预测预报技术和水平具有重要的理论和实际意义。     

取食不同寄主植物的桃小食心虫飞行能力

【目的】评测取食不同寄主植物的桃小食心虫Carposina sasakii飞行能力,为该虫预测预报和防控提供参考。【方法】使用飞行磨装置测定了取食不同寄主植物(海棠、苹果和杏)的桃小食心虫雌雄成虫的飞行能力,比较了取食同一寄主植物的雌雄成虫间和取食不同寄主植物的同一性别个体间平均飞行距离、平均飞行时间、平均飞行速度和最大飞行速度4个飞行参数。【结果】在12 h的飞行测试中,桃食心虫成虫最长飞行距离为24.54 km,最长飞行时间接近12 h,最大飞行速度为5.88 km/h,飞行11~12h的个体占比最高(36.98%)。取食同一寄主的雌成虫各飞行参数值均大于雄成虫。取食苹果和海棠的成虫的平均飞行距离在雌雄间存在显著差异,取食苹果的雌成虫的平均飞行距离显著大于取食杏的个体,取食苹果的雌成虫平均飞行速度和最大飞行速度显著大于取食另外两种寄主的个体;但是取食不同寄主植物的雄成虫间各飞行参数值差异不显著。【结论】桃小食心虫成虫飞行能力较强,取食同一寄主植物的雌雄成虫间以及取食不同寄主植物的雌成虫间飞行能力存在差异。     

意大利蝗Calliptamus italicus(L.)飞行能力的研究

【目的】明确意大利蝗Calliptamus italicus(L.)飞行能力,丰富意大利蝗迁飞生物学,提高预测预报水平。【方法】2014年6—9月间利用昆虫飞行磨测定意大利蝗的飞行能力,研究其不同日龄、卵巢发育等级的飞行能力。【结果】白日(8:00—20:00),意大利蝗雌成虫自2日龄开始飞行,至6日龄(飞行时间18.22 min,飞行距离231.01 m,飞行速度12.59 m·min-1,飞行百分比76.00%)飞行能力达显著最高(P<0.05),6~10日龄飞行能力逐渐降低;雄成虫2日龄的飞行能力显著最高(P<0.05),其飞行时间、飞行距离、飞行速度和飞行百分比分别为0.64 min、13.34 m、15.70 m·min-1、14.29%,2~10日龄的飞行能力逐渐降低。不同等级卵巢与不同日龄的飞行能力的变化规律一致,其中Ⅱ级卵巢(6日龄)的飞行能力显著最高(P<0.05)。【结论】意大利蝗乌鲁木齐地理种成虫具有一定的飞行能力。     

不同日龄及交配前后小菜蛾飞行能力

国内外研究表明小菜蛾Plutella xylostella(L.)具有迁飞现象。飞行能力的测定是了解其迁飞规律的重要基础。本研究利用飞行磨对不同日龄以及交配前后的小菜蛾飞行能力进行了研究。结果表明,不同日龄的小菜蛾雌虫飞行能力有差异,第1日龄飞行能力最弱,第3日龄飞行能力最强,12 h内最大飞行距离为10 546 m,最长飞行时间为11.613 h;不同日龄的雄虫的飞行能力差异不明显,最大飞行距离为13 191 m,最长飞行时间为12h;交配与否对雌雄虫的飞行能力的影响不明显。吊飞对小菜蛾的寿命及繁殖能力有较大的影响,吊飞后的寿命缩短,产卵量减少;吊飞前交配与否对存活及繁殖能力的影响不显著。     

飞天·梦

飞行升空是人类最古老、最美好的愿望之一,古代人对鸟类的飞行是既向往又困惑的。所以,在古代很多文明古国,几乎都有把鸟类看作是神秘物的倾向。许多民族的神都被想像成有飞行能力。身为一种会思考有追求的陆生两足动物,无论在现实中,还是在想像中,几千年来人类一直在执著不懈地试图离开地球表面。     

飞天&#183;梦

飞行升空是人类最古老、最美好的愿望之一,古代人对鸟类的飞行是既向往又困惑的。所以,在古代很多文明古国,几乎都有把鸟类看作是神秘物的倾向。许多民族的神都被想像成有飞行能力。身为一种会思考有追求的陆生两足动物,无论在现实中,还是在想像中,几千年来人类一直在执著不懈地试图离开地球表面。     

适用于蚜虫等微小昆虫的飞行磨系统

介绍了一套采用计算机进行控制和数据采集的适用于蚜虫等微小昆虫的飞行磨系统。该系统能同时对32头昆虫进行飞行测试,并对测试数据进行自动分析处理。利用该飞行磨系统对不同日龄禾缢管蚜的飞行能力进行了初步测试。结果表明,禾缢管蚜在第1至第5日龄的飞行能力最强,明显高于第7和第9日龄。平均飞行时间在各日龄之间差异不显著,但平均飞行速度随日龄的增加而逐渐降低。本文对飞行磨结构、数据采集接口板电路原理和软件流程设计等方面均进行了较为详细的介绍。并简要介绍了不同日龄禾缢管蚜的飞行能力测试结果。对开展微小型昆虫的飞行行为学研究具有较为重要的参考价值。     

香梨优斑螟飞行能力的研究

香梨优斑螟 Euzophera pyriella Yang是新疆果树重要的蛀果蛀干害虫,严重制约着香梨产业的发展。本研究通过昆虫飞行磨系统测定了香梨优斑螟成虫的飞行能力,结果表明2~5日龄香梨优斑螟飞行能力较强,4日龄飞行能力最强;吊飞14 h,平均飞行距离14.37±1.35 km,平均飞行时间9.40±0.55 h,平均飞行速度1.59± 0.08 km/h 。雄成虫飞行距离显著远于雌成虫,但飞行时间和速度差异不显著。雌雄成虫取食补充营养后飞行能力均有提高,但飞行距离和速度差异不显著。不同交配状态的香梨优斑螟飞行能力测定结果显示,未交配成虫飞行速度和飞行距离均高于已交配成虫,但飞行时间差异不明显。研究结果可为深入阐明香梨优斑螟飞行生物学和扩散机制提供科学依据。     

鸟类的飞行与翼的适应性演化

在现生生物中,具有飞行能力的动物无疑只有鸟类、昆虫和蝙蝠。翅膀是鸟类由陆地飞向天空的工具,鸟类特有的飞行运动方式足在神经系统的控制下由骨骼、肌肉和羽片共同完成的。它的结构和运动方式区别于其他两种动物的飞行器。     

禾缢管蚜在不同温度条件下的飞行能力

通过利用昆虫飞行磨对室内饲养的禾缢管蚜Rhopalosiphum padi (Linnaeus)在不同温度(8℃一30℃)条件下飞行能力的测试结果。试验结果表明,禾缢管蚜的飞行距离和飞行时间在12℃～20℃时较大,平均飞行距离为6.614～8.219 km,平均飞行时间为5.074～7.003 h。在15℃时,单个个体的最大飞行距离和最长飞行时间分别达到26.231 km和21.153h：在8℃～10℃条件下禾缢管蚜较难起飞,即使起飞后飞行时间和距离均很短。在 23℃以上禾缢管蚜的飞行时间和距离逐渐缩短,30℃时禾缢管蚜起飞后很快就停止飞行。飞行速度随温度增高而加快,平均飞行速度在8℃时为o.781km/h,在30℃时达1.605km/h。     

温度对甜菜夜蛾飞行能力的影响

温度对甜菜夜蛾飞行能力有显著的影响（P<0.05）。在16～32℃内,成虫均能进行正常的飞行活动。24℃下的成虫飞行能力最强,在15 h的吊飞飞行中,成虫飞行距离最远（37.14 km）、飞行速度最快（0.87 m/s）、飞行时间最长（11.73 h）。温度低于２０℃或高于２８℃时,其飞行能力均显著降低。甜菜夜蛾在不同温度下飞行时对主要能源物质（甘油三酯）的利用效率不同。在较适宜的温度下,尽管成虫飞行消耗的甘油三酯较多,但单位飞行距离所消耗的甘油三酯却较少,即利用效率较高,表明成虫飞行能源物质利用效率的不同是导致其在不同温度下飞行能力产生差异的主要原因之一。     

温湿度对赤拟谷盗成虫飞行能力的影响

本文利用昆虫飞行磨研究了温度和湿度变化对赤拟谷盗Tribolium castaneum(Herbst)雌、雄成虫飞行能力的影响;分别测定了23℃、26℃、29℃、32℃和35℃等5个温度,45%、65%和85%等3个湿度条件下,赤拟谷盗雌、雄成虫的飞行距离、时间和速度等反应昆虫飞行能力的参数。单次飞行距离、单次飞行时间、单次飞行速度、24 h累计飞行距离及时间分析结果表明,环境温度和湿度对赤拟谷盗雌、雄成虫的飞行能力有不同程度的影响,环境温湿度过高或过低均不利于赤拟谷盗雌、雄成虫飞行;温度为32℃时,赤拟谷盗雌成虫的单次飞行距离、飞行时间、飞行速度、24 h累计飞行距离和飞行时间分别为0.925 m、9.616 s、0.023 m/s、0.979 km和2.886 h;雄成虫的单次飞行距离、飞行时间、飞行速度、24 h累计飞行距离和飞行时间分别为0.638 m、6.035 s、0.014 m/s、0.674 km和3.175 h。在相对湿度45%、65%和85%时,雌成虫的单次飞行时间分别为6.998 s、9.616 s和6.431 s;雄成虫的单次飞行时间分别为3.163 s、6.035 s和0.208 s。飞行速度与相对湿度的关系与飞行时间相似。从飞行能力参数来看,雌虫的飞行能力优于雄虫。     

桔小实蝇飞行活动节律及其飞行能力

桔小实蝇在野外自然条件下,具有远距离扩散迁移能力。为了探讨桔小实蝇基于其生理生物学所能表达的基础飞行能力,本研究采用飞行磨系统,在实验室可控条件下,测定桔小实蝇飞行的日节律、不同食料饲养下的飞行能力以及多次飞行能力。研究表明:桔小实蝇飞行活动呈现明显的日节律,一天中呈现两个飞行时段,分别为7∶00至15∶00和17∶00至21∶00。不同食料饲养下,取食酵母糖水和糖水的桔小实蝇飞行能力显著强于取食清水。桔小实蝇经营养补充后可进行3-6 d的飞行,累计飞行可持续时间分别为4.21 h和3.74 h、最远飞行距离分别为5.74 km和5.24 km、平均飞行速度1.10 m/s和1.21 m/s。本研究为阐释桔小实蝇长距离迁移扩散成因提供了重要飞行生物学数据。     

两种侵袭宿主方式的优势种马胃蝇飞行能力研究

为了解两种不同侵染宿主方式马胃蝇的飞行行为,本研究利用飞行磨系统测定了黑腹胃蝇Gasterophilus pecorum（以牧草为产卵载体）和肠胃蝇G. intestinalis（以宿主体毛为产卵载体）的飞行能力。结果表明:（1）肠胃蝇总飞行时间和距离均显著高于黑腹胃蝇,分别为后者的5.52倍和7.65倍,但平均飞行速度无显著性差异（P>0.05）。（2）黑腹胃蝇雌虫的飞行时间、距离和速度均略高于雄虫,而肠胃蝇雌虫除平均飞行速度外的飞行参数均低于雄虫。（3）肠胃蝇吊飞期间的体重消耗（24.38%）显著高于黑腹胃蝇（14.07%）;黑腹胃蝇雌雄成虫甘油三酯含量均显著下降,但两者差异不显著（P>0.05）。飞行距离差异反映了两种不同侵染宿主方式马胃蝇的飞行能力发生了适应性的变化,而总飞行时间为两种马胃蝇飞行距离差异的主导因素。     

光周期对棉铃虫羽化、生殖和飞行的影响

棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)是世界上重要的农业害虫,探讨光周期变化对其羽化节律、生殖和飞行能力的影响,可为准确预测该虫种群动态的季节性变化提供理论依据。本文报道了,在温度为22℃±1℃,相对湿度为75%±5%的条件下,不同光周期(L∶D=24∶0、L∶D=16∶8、L∶D=12∶12、D∶L=12∶12、L∶D=8∶16和L∶D=0∶24)对棉铃虫羽化节律、成虫生殖力和飞行能力的影响。结果表明:棉铃虫的羽化活动具有节律性,不同光周期条件下棉铃虫的羽化高峰均集中在暗期,羽化活动均随光周期的光暗交替而变化。蛹期感受不同长短的暗期也会影响棉铃虫的羽化节律,暗期缩短,羽化有提前的趋势。光周期对棉铃虫产卵前期、卵孵化率和交配次数也有显著影响,但对单雌产卵量、产卵历期和交配率均无显著影响。另外,光周期对棉铃虫成虫的飞行距离和飞行时间也有显著影响,而对平均飞行速率影响不显著。上述结果表明光周期是影响棉铃虫羽化、生殖和飞行的重要环境因子。     

飞行对粘虫体内甘油酯积累与咽侧体活性的影响

研究了粘虫Mythimna separata (Walker)成虫飞行对甘油酯的恢复、保幼激素的滴度及飞行肌降解的影响, 结果表明,不同日龄粘虫的飞行活动对其能源物质的积累及保幼激素分泌产生不同的影响。1日龄蛾的飞行对粘虫这两方面产生的影响最大,其飞行个体能源物质的积累明显高于未飞行的对照个体; 3日龄飞行个体的能源物质积累与对照相当; 但5日龄飞行个体则很难达到对照水平。1日龄飞行个体咽侧体活性在36 h后明显高于对照,60 h后已是对照的10倍,108 h达到其峰值; 3日龄飞行个体咽侧体的活性稍高于对照,但差别不显著; 5日龄飞行个体的咽侧体活性则稍低于对照。不同日龄飞行对飞行肌的降解也产生不同的影响。1日龄飞行个体的飞行肌在飞行后6 天已经明显低于对照。3、5日龄的飞行活动对其飞行肌降解的影响不明显。因此推测,粘虫咽侧体活化的关键时期可能在羽化后1～3 天之间。