温度与昆虫生长发育关系模型的发展与应用

昆虫作为变温动物,对温度变化更为敏感。研究温度变化对昆虫生长、发育的影响有重要理论和实践意义。目前已构建了多个描述温度与昆虫增长速率的关系模型,用于解释温度对昆虫发育速率的影响。这些模型大体可分为两类:没有热动力学基础的纯描述性模型和有热动力学基础的应用性模型。本文在对现有的有关温度变化与昆虫生长发育关系的11个模型进行评述的基础上,结合作者近年来的研究,重点介绍了迄今为止国际上最为合理的、用以反映温度对昆虫发育速率影响的Sharpe-Schoolfield-Ikemoto模型,并利用这些模型拟合了一组温发育速率数据用以展示这些模型的应用。     

昆虫发育模型研究进展

<正> 昆虫发育模型描述温度对昆虫发育过程的影响。目前,国内外广泛使用的昆虫发育模型归纳起来有3类:(1)发育速率模型;(2)发育时间分布模型;(3)随机发育模型。下面简要介绍各类模型的特点及应用情况。     

昆虫发育过程中的速率累加效应对其日均发育率的影响

昆虫发育速率V与温度T之间呈S型曲线关系。在确定适合昆虫发育的变温范围的基础上,利用萝卜蚜的试验数据,通过计算机模拟,探讨了“速率累加”过程通过V与T之间的曲线关系在各种变温条件下对昆虫日均发育速率所产生的影响。结果表明,在排除温度波动本身可改变瞬时发育速率的前提下,这种速率累加效应导致在低温区内变温下的发育比在恒温下快,在高温区内则相反,且温度变幅越广差异就越大。文中指出,由于日均发育速率会依温度的变化方式和幅度不同而发生改变,而依据恒温速率曲线可计算出各种变温下的发育进度,故对于预测昆虫在适温区发育进度而言,恒温试验结果比变温试验结果具有更广泛的适用性。     

温度对咖啡豆象实验种群发育和繁殖的影响

为探讨温度对咖啡豆象Araecerus fasciculatus实验种群生长发育和繁殖参数的影响, 以及昆虫生命活动与环境因子之间的关系, 为其种群数量控制提供依据, 本研究在17, 20, 23, 26, 29和32℃下, 研究咖啡豆象各虫态的发育与繁殖; 用线性回归、Logistic模型及“王-兰-丁”模型对温度与咖啡豆象各虫态之间的数学关系进行拟合; 通过最小二乘法计算了咖啡豆象的发育起点温度和有效积温。结果表明: 17~29℃之间, 随着温度的升高, 咖啡豆象幼虫的发育速率逐渐增大, 至32℃, 发育速率稍微降低。温度为27.43℃时, 咖啡豆象幼虫有理论最大发育速率0.493 d^-1。卵、幼虫、蛹和卵-蛹期的发育起点温度分别为9.60, 11.48, 7.60和10.55℃, 有效积温分别为135.51, 523.57, 157.09和828.63日度。温度对咖啡豆象实验种群发育和繁殖有显著影响, 发育起点温度和有效积温较低是该虫危害严重的主要原因之一。本研究拟合数学模型可为该害虫的发生危害预测及综合管理提供技术支撑。     

基于支持向量回归的棉铃虫蛹发育历期估测

温度与发育速率关系模拟是昆虫学研究的一个重要内容, 传统基于经验风险最小的非线性参数模型(Logan模型、Lactin模型和王氏模型)存在诸多弊端。本文基于结构风险最小的改进支持向量回归（SVR）研究温度与棉铃虫Helicoverpa armigera蛹发育历期关系。结果表明: 与传统非线性模型相比, SVR模型性能优异; 基于全部92个样本, SVR模型拟合和留一法预测的决定系数R²分别为0.998和0.996, 估测的蛹期三基点温度更可信。从全部样本中依温度均匀选取部分样本实施独立预测, 当训练集为20个样本时, SVR模型独立预测的R²为0.981, 优于传统非线性模型中独立预测最佳的Lactin模型（R²=0.958）; 当训练集进一步减少到12个样本时, SVR模型的R²仅降低到0.964, 而传统非线性模型均已不适用。结果提示SVR模型在小样本情况下较传统非线性模型优势明显, 在昆虫发育历期估测建模中有应用前景。     

温度对黑襟毛瓢虫发育的影响

(1)Schoolfield等(1981)导出的建立在酶促反应机理上的温度与变愠动物发育速率关系的模型能很好的拟合黑襟毛瓢虫的发育速率与温度的相互关系,变温对其发育速率没有显著影响.(2)高温对黑襟毛瓢虫种群动态的主要影响是在其发育过程中的存活率而不是发育速率.(3)黑襟毛瓢虫在中温(26℃)下完成幼虫期发育所需蚜量最低.(4)不同温度下黑襟毛瓢虫的成虫寿命与产卵期均不同,但这对成虫的产卵量并无直接影响.(5)给出了实验室条件下,温度与黑襟毛瓢虫的净生殖率(R₀)、平均世代周期(T)及内禀增长率的关系.     

变温对昆虫发育速率影响的分析方法研究

温度是影响昆虫发育快慢的主要生态因子。昆虫自然种群一般都生活在不断变动的温度条件下,因此,有关变温对昆虫发育速率的影响,一直受到昆虫学者的注意。本文就有关的统计方法进行评述,并提出一种计算简便、效率高的新方法。     

温度对红点唇瓢虫实验种群的影响

在７种温度下测定了红点唇瓢虫（Ｃｈｉｌｏｃｏｒｕｓ ｋｕｗａｎａｅ Ｓｉｌｖｅｓｔｒｉ）发育速率,并求得各虫态的发育起点温度和有效积温。其发育速率与温度的关系能很好地用王如松等（１９８２）提出的模型进行拟合。由此模型估计出最低、最高临界温度和最适发育温度,分别为１０．４２－１３．０１－℃、℃３３．５３－３７．０３℃和２４．９９－３０．１２℃。卵期忍耐温度变化的能力最强。４龄幼虫最弱。温度明显地影响     

基于Median函数的分段回归模型及其在生物学上的应用

在生物学科研工作中,经常会遇到因变量和自变量之间存在着多种不同的趋势,分段回归模型可以很好的拟合变量间这种非线性趋势.本文介绍了基于Median函数的分段回归模型,可以同时对各项回归参数和转折点进行估计,最后,本文结合生物学上的实例运用SAS统计软件进行了分段回归模型的拟合.     

桃蚜、萝卜蚜发育速率在恒温和变温下的变化规律研究

本文报道桃蚜(Myzus persicae)萝卜蚜(Lipaphis erysimi)在一系列恒温、变温下的发育速率,结果表明:(1)恒温下发育速率与温度关系遵循有下上限的logistic曲线;(2)除了在恒温下随温度升高死亡率急剧增加、发育速率迅速下降的高温区(桃蚜:>28℃,萝卜蚜:>30℃)外,温度波动不改变发育速率与温度的函数关系;(3)变温下,在上述高温区内的发育速率仍基本按经典的logistic曲线随温度升高而上升,但在一温度下的发育速度又随停留时间延长而逐渐下降;在恒温下只能完成部分虫期发育的低温区,变温下发育速率亦接近经典的logistic曲线。文中根据上述结果提出了一个昆虫发育率在恒温和变温下变化规律的初步模型,并发现文献中有大量的基本符合这一模型例证的。