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。     

昆虫发育速率与温度关系的数学模型研究

一、前言 昆虫生长发育过程中,温度是影响最显著的一个生态因子。对于昆虫发育历期与环境温度间的定量关系,前人提出过不少经验公式,分别在不同程度上反映了发育历期与温度间的密切依赖关系。     

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。     

昆虫生殖的一些基本特征(续)

四、影响生殖力的因子 昆虫的生殖能力是比较大的,有许多因子影响昆虫的生殖力。对雌虫来讲,就是影响卵巢的发育和孕卵数目;对雄虫来讲,就是影响精子的成熟和受精能力。 1.温度 温度是影响昆虫生殖力的重要因子,这方面报道很多。对每种昆虫生殖来讲,有一定的适宜温度区域,并且雌雄有一定差异,偏高偏低都不利于生殖力,过高过低则抑制卵巢     

温度对昆虫繁殖力的影响及其生理生化机制

生殖是昆虫维持种群繁衍的基本生命活动,温度是重要的影响因素之一。温度偏离正常生长温度会影响昆虫性腺发育和能量代谢,从而导致昆虫生殖生理异常,具体表现为产卵数降低、性比偏移、产卵前期变化、孵化率降低等。温度影响昆虫繁殖可能的生化与分子机制主要有性外激素、蜕皮激素、保幼激素及其他内分泌神经肽和热激蛋白等的参与,但该方面的研究尚处在初步探索阶段,多不成系统,需要进一步深入。研究温度对于昆虫繁殖力的影响对害虫爆发预测具有重要作用,可为害虫防治提供新思路;而且研究温度对繁殖力的影响可以预测在全球变暖的背景下昆虫种群密度的新变化和新分布情况,为全球生态系统的动态变化提供参考。     

使用SSI模型描述昆虫温发育速率的SAS程序

Sharpe-Schoolfield-Ikemoto(SSI)模型是用来描述温度对昆虫发育速率影响的一个重要数学方程,它既能够很好地拟合温发育速率的数据,又能提供若干个重要温参数,特别是内禀最适发育温度(TΦ)。此温度反映了昆虫生存的最佳温环境。然而,由于SSI模型的参数过多,结构显得较为复杂,给实际的数据拟合带来了困难。一个基于R平台的软件包已经被开发出来,专门用于执行SSI模型的参数拟合。但目前由于国内许多研究者青睐于使用SAS统计软件,所以本文提供了一个基于SAS统计软件的程序,用以快速拟合SSI模型的参数。通过拟合棉铃虫Helicoverpa armigera Hübner蛹期的温发育速率数据,发现此SAS程序具有很好的拟合效果,同时进一步证明了SSI模型对描述温度对昆虫发育速率影响的有效性。     

本期重点推介

正温度是影响昆虫种群的发育、生存、范围和丰度的重要环境因子,适宜的温度是昆虫正常生长发育的必要条件,温度过高或过低都会对昆虫的生长发育产生不利影响。点蜂缘蝽Riptortus pedestris是分布在东南亚和东亚一带包括我国西北、华北等地区的一种为害豆科作物的重要刺吸类害虫。为了掌握低温和高温温度胁迫下点蜂缘蝽的呼吸代谢响应     

几个有关害虫发生预测的生态学问题

一、有效温积在害虫发生预测上的应用 1.有效温积的概念 昆虫完成其某—阶段的发育,须从外界摄取一定的热量,亦就是昆虫所受的热总量(温度、时间),对生长发育的影响为一常数,这项概念,一般以公式NT=K来表示(N代表时间,T代表温度,K系热常数)。 由于各种昆虫所感受的最低发育温度不同,因而产生了有效温度概念。上式NT=K,须修改为     

气候变化下极端高温对昆虫种群影响的研究进展

全球平均温度升高导致极端高温事件发生幅度、频率和持续时间增加,对生物和生态系统造成显著影响.以往气候变暖与昆虫种群关系的研究多关注平均温度的变化,常导致过高地估计了温度升高对昆虫的正面作用,而忽视了自然界存在的极端高温的不利影响.本文综述了气候变化下极端高温对昆虫种群地理分布、种群统计参数和种群增长、行为及种间关系等影响的研究进展.极端温度通过限定昆虫的适宜温度阈限和耐受温度范围决定其在不同纬度、海拔和景观地区的分布.极端高温通过即时和后续效应抑制昆虫的发育、存活、繁殖等核心生命参数,进而改变了昆虫种群统计参数和种群增长.极端高温可通过影响昆虫的体温调节、取食及扩散等行为改变其发育、繁殖等核心生命参数.昆虫对极端高温的反应具有物种特异性,不同种类昆虫对气候变化的响应不同,导致相对优势度、群落结构、食物链等种间关系发生变化,进而影响生态系统的功能.目前关于极端高温对昆虫种群影响的研究多关注发生在夏季的热浪天气和日间极端高温.气候变化导致温度的升高在季节间具有非对称性,发生在春、秋、冬季节相对的极端高温对昆虫种群未来发展的影响将是未来该领域研究的重点.     

变温对两种昆虫发育速率的影响

报道了松毛虫赤眼蜂和瓜螟在多组恒温、交替变温下的发育历期。对结果的分析表明,温度交替对这两种昆虫在任一温度下的瞬时发育率无明显影响,恒温下和变温下完成发育所需的热量无显著差异或基本相似。     

变温促进昆虫发育的酶学解释

本文关于如何评价变温对昆虫发育速率影响的讨论表明,在比较两点(T_1,T_2)变温与恒温下的发育速率时,相应恒温下的发育速率为R_(con)(T_1,T_2)=(R_(con)(T_1) R_(con)(T_2))/2,而不是T_1、T_2平均值所对应的发育速率R_(con)(T_1,T_2)=R_(con)(T_1 T_2/2)。 在探讨发育速率与温度关系时,认为,(1)发育速率实际上是代谢速率的表现,从本质上说是由昆虫体内无数生化反应所决定的。每步生化反应所需酶不同。(2)不同酶,其活力与温度的关系不同。即使同种昆虫,体内不同种类酶的最大活力温度不同。因此,在不同温度下,代谢链中起限速作用的酶不同。发育速率与温度的关系实质上是代谢链中所有酶与温度关系的综合表现。     

昆虫翅型分化的表型可塑性机制

翅多型现象在昆虫中广泛存在,是昆虫在飞行扩散和繁殖能力之间权衡的一种策略,对种群的环境适应性进化具有重要的意义。目前在植食性昆虫中研究较多,有关寄生蜂的翅型分化鲜见报道。综述了昆虫翅型分化的表型可塑性机制。遗传因素和环境因素均对昆虫翅的发育产生影响,基因型对翅型的决定具有显著作用,外界环境条件,包括温度、光周期、食物质量、自身密度、外源激素等因素对昆虫翅的发育也产生重要的调节作用,从而产生翅的非遗传多型性现象。此外,天敌的寄生或捕食作用可能会诱导某些昆虫的翅型产生隔代表型变化。对昆虫产生翅多型现象的生态学意义及其在生物进化过程中的作用进行了讨论,并探讨了寄生性昆虫翅型分化机制在生物防治上的可能应用途径。功能基因组学和表观遗传学的进一步发展可望为彻底揭示昆虫翅型分化机制提供新的机遇和技术手段。     

昼夜变温幅度对小菜蛾不同发育阶段生活史性状的影响

【目的】昼夜变温幅度对昆虫的发育、存活、寿命、繁殖等核心生命活动有非常重要的影响。以往研究主要以恒温为主,温度设置不符合自然界中昼夜温度波动变化,无法明确温度波动幅度与恒温之间的生物效应差别。【方法】本研究采用了二步变温,模拟了不同的昼夜温度波动幅度(25±2℃,25±4℃,25±6℃,25±8℃,25±10℃和25±12℃)与相应恒温25℃,研究了不同变温幅度对十字花科世界性害虫小菜蛾Plutella xylostella不同生活史阶段中发育、存活、寿命与繁殖的影响。【结果】结果表明,变温幅度对小菜蛾不同阶段的发育、存活、寿命与繁殖影响存在显著差异。25±2℃,25±4℃和25±6℃对小菜蛾生活史性状的影响与恒温(25℃)相似,但25±10℃和25±12℃却产生了显著的负面影响。【结论】我们发现,较大的昼夜变温幅度显著影响小菜蛾不同阶段的发育、存活、寿命与繁殖,而适宜夜低温在一定程度上修复了日高温胁迫对小菜蛾的不利影响;并且认为昼夜变温幅度作为影响昆虫核心生命活动一种重要决定因素,必需纳入到昆虫种群数量预测模型中,才能真实地反映自然界中复杂变温模式对昆虫生态学效应的影响,才能提高昆虫田间发生预测预报的准确性。     

温度对浙江天童国家森林公园9种鳞翅目昆虫繁殖力的影响

设置16、19、22、25、28和31 ℃ 6个温度梯度条件,研究了温度对浙江天童国家森林公园9种鳞翅目昆虫繁殖力的影响.结果表明： 9种鳞翅目昆虫在19～28 ℃范围内可顺利产卵并孵化,随温度升高成虫的产卵前期缩短;四川尾尺蛾等8种昆虫在22 ℃时繁殖力最强,之美苔蛾最大繁殖力出现在25 ℃;9种昆虫的卵期随温度升高而缩短;产卵同步性和卵孵化同步性最大值均出现在较高的温度条件下.四川尾尺蛾卵的发育起点温度较低,为9.52 ℃,其他8种昆虫卵的发育起点温度在13.32～14.72 ℃;四川尾尺蛾卵的有效积温为120.82日·度,显著高于其他8种昆虫(45.09～68.30日·度）.研究得到的有效积温回归方程可初步用于9种昆虫发生的预测.     

昆虫滞育后的生物学特性

从昆虫滞育后性比、寿命、生殖力和重复滞育等方面对昆虫滞育后的生物学特性进行了概括,并分析了影响昆虫滞育后生物学特性数量表达的因子。这些因子包括:(1)滞育前昆虫的发育速率、取食行为和个体大小;(2)滞育期间的环境条件及昆虫取食行为;(3)滞育持续期;(4)滞育后的取食需求;以及(5)滞育后的温度和光周期。     

温度对昆虫病原线虫发育和感染力的影响

本文研究了温度对昆虫病原线虫Steinernema feltiae发育、繁殖和感染力的影响。在10℃以下,30℃以上线虫不能发育至成虫,最适生长温度为25℃。根据前人的方法,拟合试验资料得到温度与线虫发育速率的5种方程。线虫的发育起点温度为8.8℃,有效积温为82.06日度。它的共生细菌的较适生长温度是30℃。根据室内感染试验,温度在23～30℃感染率可达81～100％,在12℃以下,35℃时线虫完全丧失致病能力。每头寄主用100条三龄线虫感染为最适宜的组合。     

昆虫多状态发育的生存分析

针对昆虫种群变态发育过程,本文给出了一个多状态生存函数的模型。使用生存分析的方法对模型进行丁分析。本文还对有关的生存参数如各状态的死亡风险,发育风险,年龄特征死亡率,年龄特征发育率以及状态发育历期等进行了讨论并且给出了它们的极大似然估计值。关于马铃薯块茎蛾数值例子的分析表明所提出的摸型用来描述昆虫种群的发育过程是有效的。本文的结论可以做为组建描述昆虫种群多状发育的年龄一状态特征生命表的理论基础。     

昆虫对极端高低温胁迫的响应研究

温度是影响昆虫地理分布和扩散的重要因素之一,温度胁迫耐受性研究是昆虫生态学研究的热点之一.温度胁迫是指生物对正常生存温度之外的温度反应,包括低温胁迫和高温胁迫,它是预测害虫发生分布区、建立物候学模型、以及引入天敌的重要依据,根据昆虫温度胁迫耐受性的分化模式可预测种群的起源、分布和动态规律.本文概述了温度胁迫下昆虫的生态可塑性反应,分析了高低温交叉胁迫对昆虫抗性的影响,探讨了温度胁迫对昆虫适应性影响的内在机制,并结合国内外研究现状分析了高低温胁迫对烟粉虱Bemisia tabaci的影响,认为应从生理生化和分子生物学水平研究低温胁迫对昆虫耐受性的影响.     

昆虫纲一节教学的点滴体会

节肢动物是无脊椎动物中最高等的一个类群。其中种类最多、与人类关系最密切的是昆虫纲。昆虫纲一节的重点是讲述蝗虫的形态、构造、生理及发育,从而总结出纲的特征。同时讲述昆虫的多样性。有关昆虫纲分目的知识,对于有益昆虫的饲养及有害昆虫的防治都十分有用。关于蝗虫外形及发育,近几年初中生物课本(《生物》全一册)都进行了讲述,各地也组织过老师进修学习,这里不再赘述。但对昆虫分目的知识却已有十多年不讲了,不少生物老师