干旱荒漠区人工植物群落演替模式及其生态学机制研究

以我国干旱荒漠区包兰铁路沙坡头地段人工植被防护林体系作为研究对象,研究了区域植被建立与发展过程中,优势植物种的种群动态和人工植物群落的演替模式,探讨了植物群落演替的内在动因和生态学机制．结果表明,该区人工植被经过40余年的演变,其植物种组成发生了很大的变化,已由原来的灌木、半灌木人工植物群落演变为一年生草本植物占优势的人工-天然荒漠植物群落．在此演替过程中,人工栽植的灌木种如柠条、花棒等的重要值不断减少,逐渐从人工植物群落中退出;而天然繁衍的一年生草本植物如小画眉草、雾冰藜、刺蓬、虎尾草等相继侵入,并逐渐成为该区的优势植物种;油蒿由于具有天然下种自行更新能力,在群落中始终占有重要地位．这种物种替代模式与该地区降水资源严重匮乏以及沙地表面结皮的增厚,致使沙子下层含水量降低。深根系的灌木及多年生草本的繁衍受到限制密不可分．     

植物群落的演替理论

演替是植被动态的中心问题.与演替有关的理论有接力植物区系学说、初始植物区系学说、促进忍耐和抑制学说、生活史对策演替学说、资源比率学说、Odum-Margelef生态系统发展理论、McMahon系统概念模型、变化镶嵌体稳态学说、演替的尺度等级系统观点. 文章论述了演替的分类、演替的进程、演替机制、顶极群落与非平衡态、植物群落的线性与线性系统、演替的细胞学和遗传学特征、演替与进化、演替的研究方法等.     

东亚飞蝗二型的形态测量比较

东亚飞蝗的群居型、散居型,不仅在生物学特性上有显著差异,而且在形态学上也有显著不同。由于二型的发生特点不同,在研究飞蝗的发生规律时,必须弄清二型在种群中所占的比例,首先从形态学来区别二型。国外对沙漠蝗及亚洲飞蝗二型的形态研究已做了很多工作,对不同蝗虫种类所采用的指标是不同的,除了普通所采用两个比较明显的区别特征——体色及前胸背板以外,还采用其他部分的测量指标。关于东亚飞蝗二型的形态测量比较,前人研究较少。作者自1958年开始,从蝗区采集了部分标本进行测量,并以在不同密度饲养下的成虫进行形态比较。现将初步研究结果简单报导,以供参考。 一、工作方法 野外材料采自河北漳河蝗区,饲养的材料分别来自室内及田间。窒内饲养时温度控制30℃,饲养笼容积39×39×39厘米,分别置放蝗蝻6头、54头。田间     

飞蝗型变分子机理研究前沿

飞蝗的型变是重要的科学问题,也是防治害虫的理论基础。近年来,我国昆虫学家围绕飞蝗型变的分子机制方面取得一系列开创性的工作进展,鉴定了多个飞蝗型变的关键基因及其生物学功能,提出了飞蝗型变的分子机制。这些研究成果在PNAS,PLoS Genetics,Genome Biology,Bioinformatics,Insect Molecular Biology,Journal of Insect Physiology,PLoS One等国际著名刊物发表,极大地提高了我国在该领域的研究水平,为今后彻底解决飞蝗型变这一科学难题奠定了基础。     

黄河三角洲潮沟形态特征对湿地植物群落演替的影响

通过野外调查明确黄河三角洲潮上带、潮间带、潮下带内潮沟的形态特征及植物群落演替特征, 并在此基础上探讨潮沟对植物群落的影响。结果表明: 1)潮沟共包括4级, 沿海到内陆方向, 呈现出潮沟分叉增加、级别增多、曲率变大的发育趋势。潮上带和潮下带均出现较大的宽深比, 潮间带的潮沟密度和分汊率较大; 2)共统计到植物10科15属15种, 大部分为草本植物。植物演替的方向为碱蓬-柽柳-芦苇和香蒲, 物种生态位宽度最大值随着演替的进行, 由碱蓬变为柽柳再到芦苇和香蒲; 3)潮沟曲率、潮沟密度和潮沟宽度与群落演替方向呈正相关, 而潮沟分汊率和潮沟深度与群落演替方向呈负相关。植物群落演替对潮沟分汊率的变化的反应最敏感, 潮沟密度次之。     

群居型和散居型东亚飞蝗雌成虫飞行肌的超微结构

应用电子显微镜对群居型和散居型东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis（Meyen）雌成虫背纵肌进行了比较观察。结果表明：群居型和散居型成虫背纵肌具有类似的亚细胞结构,飞行肌的肌原纤维具有1∶3粗细丝比例,每根粗丝由6根细丝环绕排列成六角形结构。飞行肌的发育和线粒体的形成均是渐进的过程,在不同日龄成虫间存在差异。肌节长度为2.1～3.4 μm;7和10日龄时群居型成虫肌节长度小于散居型;7日龄群居型肌原纤维直径显著大于散居型。背纵肌内线粒体含量约占肌纤维的20%～43%,两型飞蝗之间存在着显著的差异,7日龄时群居型线粒体占肌原纤维的比例高达42.96%,而散居型的只有22.45%;10日龄群居型线粒体含量为41.32%,散居型线粒体29.98%。上述差异可能是东亚飞蝗群居型成虫飞行能力显著强于散居型成虫的重要原因之一。     

西北干旱荒漠区排矸平台不同配置与保育模式重建植被生态能值分析

通过多维度探索排矸平台区植被恢复与重建初期植物群落稳定性、系统自组织能力、环境承载力及可持续发展能力,为构建费省效宏的西北干旱荒漠区排矸平台植被配置与保育模式提供技术支撑。以排矸场平台区4种植被配置与保育模式（乔灌草（M₁）、灌草（M₂）、观赏型灌草（M₃）和灌木林（M₄））为研究对象,以人工播种（柠条、沙蒿、苜蓿）后未采取任何保育措施的近自然恢复模式（CK）为对照,利用普通生态学方法分析不同植被配置与保育模式的群落组成、物种重要值、物种多样性的变化,分析恢复初期植被群落结构特征,利用能值法分析各配置与保育模式的系统环境经济效益。结果表明：①4种植物配置与保育模式植物种类组成均增加,表现出较高的物种多样性。其中,M₃ > M₁ > M₂ > M₄ > CK;②购买能值在能值投入结构中占主导地位,4种模式的可更新资源利用程度均低于CK （99.86%）;M₁的不可更新资源利用率最高,为29.52%;③不同植被配置与保育模式能值指标相比,M₁的净能值产出率（EYR）和能值自给率（ESR）高于其他模式,在生产效率方面具有最大优势,独自发展能力较强。M₃的能值投资率（EIR）和系统可持续发展指标（EISD）高于其他模式,环境负载率（ELR）低于其他模式,表明M₃的经济发展水平较高,对环境的依赖程度低,产生的压力较小,具有一定的可持续发展潜力;④从群落特征结构、系统经济发展水平、对环境产生的依赖程度和可持续发展能力方面考虑,M₃为最优模式;从对生产效率、独自发展能力方面考虑,M₁为最优模式。     

饥饿对东亚飞蝗生长和取食的影响

研究了不同龄期东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis(Meyen)的耐饥饿能力和3龄后的东亚飞蝗在不同饥饿程度下的取食量和取食速度。结果表明,东亚飞蝗的耐饥饿能力基本随龄期的增加而增强,平均耐饥饿时间为46～116h;同一龄期的东亚飞蝗,饥饿12h后的取食量和取食速度均大于正常情况,饥饿24h后的取食量和取食速度与正常情况下差异不显著,饥饿36、48h后的取食量和取食速度均明显小于正常情况;饥饿程度越大,取食量就越小,取食速度越慢。     

岛礁型海洋生物保护区（IMPA）的设计和管理：理论和实例研究

本文提出和论述了岛礁型海洋生物保护区（ＩＭＰＡ）设计和管理的７条原则;生物多样性和稀缺性,生境典型性和完整性,物种－面积关系,海－陆生态交错带,人工自然化,生态脆弱性和自养型经济。并且结合我国第一个国家级海洋生物保护区－南麂列岛自然保护区（ＮＩＮＲ）设计和规划的实践,说明如何实施这些原则。     

东亚飞蝗hunchback基因在卵子形成和胚胎发育过程中的原位表达

hb（hunchback）基因是昆虫胚胎前后轴模式形成的关键基因．对东亚飞蝗（Locusta migratoria manilensis,Meyen）hb基因的功能已有报道,但其表达模式还不清楚．为了研究胁基因在东亚飞蝗卵子形成和胚胎发育过程中的时空表达情况,本研究采用免疫组化方法在蛋白质水平上检测了hb基因的时空表达模式．在卵子形成过程中,hb基因局限在卵细胞核区中表达,随着卵子的发育逐渐移至卵细胞的后端;卵受精后,核区里的Hb蛋白向外扩散,在卵后端形成浓度梯度;胚盘期,hb基因在胚盘中央呈带状表达;胚盘分化为原头和原躯干后,表达条带变宽,并呈现出梯度表达,该表达区域将形成颌、胸部的部分体节;随着腹节开始形成,hb基因在颌胸部的表达逐渐减弱,而在腹部后端的“生长区”表达,并呈现出不连续性．经比较,hb易基因在昆虫颌胸部的表达较为保守,而在卵子形成过程中和腹部的表达具有较大的变异性．与黑腹果蝇等长胚带昆虫相比,东亚飞蝗hb基因在体节形成的基因级联调控中具有更重要、更直接的调控作用．     

蝗虫微孢子虫病对东亚飞蝗聚集行为的影响

采用行为生测法和触角电位法研究了感染蝗虫微孢子虫病的东亚飞蝗对其聚集信息素粗提物的行为反应。在第3龄时部分蝗虫每头接种10^6个蝗虫微孢子虫,与健虫同一条件下饲养。用二氯甲烷从健康蝗虫的粪便、体表或卵囊中抽提聚集信息素,粗提物经纯化和浓缩后保存于冰柜中待用。结果表明,感病飞蝗对其信息素的感受能力下降,聚集行为反应减弱。行为生物测定发现,微孢子虫病对第4龄雌性蝗虫和第5龄蝗虫的聚集行为有明显的抑制作用,而对第4龄雄蝗的影响较小;总的看来,信息素粗提物对感病雄蝗和高龄蝗虫的作用分别高于对感病雌蝗和低龄蝗虫的作用。触角电位(EAG)测定表明,感染了微孢子虫病的东亚飞蝗蝗蝻和成虫,对其信息素粗提物的敏感性降低,且对不同来源的聚集信息素的电生理反应不同,其中对从雄性成熟蝗虫、第4龄蝗蝻及第5龄病虫的粪便中抽提制备的信息素粗提物、第4龄蝗蝻粪便挥发物、第4龄蝗蝻活虫体表挥发物的电生理反应显著下降;但对第5龄雌蝗和第5龄散居型蝗虫的粪便抽提物的电生理活性,病健虫无明显差异。此研究结果证明,施用微孢子虫治蝗时,微孢子虫对蝗虫的聚集行为有明显的影响,为微孢子虫的控害机理提供了新的证据。     

河北省南大港农场2002年夏蝗发生特点及原因浅析

进入 90年代以来 ,南大港蝗区东亚飞蝗Locustamigratoriamanilensis(Meyen)大发生 6次 ,2 0 0 1年夏秋蝗发生面积达 2 6万hm2 ,5龄蝗蝻最高密度为 1 0 0 0 0头 m2 。 2 0 0 2年形势更为严峻 ,仅夏蝗发生面积超过 2万hm2 ;分别造成 1 3 0 0hm2 和 2 70 0hm2 的芦苇被吃成光杆和被啃食的严重破叶。出土时间早、孵化时间长、龄期悬殊大是今年夏蝗发生的主要特点。主要原因是去年越冬卵块基数大 ,其次是受气候条件和农业环境的影响     

白洋淀东亚飞蝗持续大发生浅析

进入 90年代以来 ,白洋淀蝗区东亚飞蝗Locustamigratoriamanilensis(Meyen)持续大发生 4次 ,是50年来十分罕见的。究其原因 ,主要受白洋淀水位变化的影响 ,其中 8月水位的高低直接影响翌年夏蝗发生程度 ,其次是生态环境和气候条件等因素的影响。     

Fecal volatile components elicit aggregation in the oriental migratory locust,Locusta migratoria manilensis (Orthoptera: Acrididae)

Abstract The aggregation components from fecal volatiles of the oriental migratory locust, Locusta migratoria manilensis were identified with gas chromatographic/electroantennographic detector (GC‐EAD), GC‐MS (mass spectrometry) analyses and behavioral bioassays. Both last instar nymphs and adults of the oriental migratory locust have similar aggregation pheromones in their volatiles. A total of 11 electrophysiologically active compounds, namely, hexanal, cyclohexanol, heptanal, phenol, 2,5‐dimethyl‐pyrazine, benzyl alcohol, benzaldehyde, guaiacol, nonanal, 2,6,6‐trimethyl‐2‐cyclohexene‐1,4‐dione and decyl aldehyde were identified in the fecal volatiles of 2‐day‐old immature adult male locusts. Only hexanal, nonanal, benzaldehyde, cyclohexanol and 2,5‐dimethyl‐pyrazine elicited significant aggregation responses in immature 2‐day‐old adult males. However, adult males had significantly lower behavioral responses to synthetics of five single compounds than the blend of cyclohexanol, 2,5‐dimethyl‐pyrazine, benzaldehyde, nonanal, hexanal in ratios of 100: 100: 2: 60: 30 in the range of 30–60 μg/mL. We propose that it is the blend of these five compounds that plays a key role in eliciting and sustaining aggregation in gregarious oriental migratory locusts. These results also showed that the aggregation pheromones of the oriental migratory locust are significantly different from those found in the desert locust.     

Mechanisms of organophosphate resistance in a field population of oriental migratory locust, Locusta migratoria manilensis (Meyen)

The susceptibilities to three organophosphate (OP) insecticides (malathion, chlorpyrifos, and phoxim), responses to three metabolic synergists [triphenyl phosphate (TPP), piperonyl butoxide (PBO), and diethyl maleate (DEM)], activities of major detoxification enzymes [general esterases (ESTs), glutathione S-transferases (GSTs), and cytochrome P450 monooxygenases (P450s)], and sensitivity of the target enzyme acetylcholinesterase (AChE) were compared between a laboratory-susceptible strain (LS) and a field-resistant population (FR) of the oriental migratory locust, Locusta migratoria manilensis (Meyen). The FR was significantly resistant to malathion (57.5-fold), but marginally resistant to chlorpyrifos (5.4) and phoxim (2.9). The malathion resistance of the FR was significantly diminished by TPP (synergism ratio: 16.2) and DEM (3.3), but was unchanged by PBO. In contrast, none of these synergists significantly affected the toxicity of malathion in the LS. Biochemical studies indicated that EST and GST activities in the FR were 2.1- to 3.2-fold and 1.2- to 2.0-fold, respectively, higher than those in the LS, but there was no significant difference in P450 activity between the LS and FR. Furthermore, AChE from the FR showed 4.0-fold higher activity but was 3.2-, 2.2-, and 1.1-fold less sensitive to inhibition by malaoxon, chlorpyrifos-oxon, and phoxim, respectively, than that from the LS. All these results clearly indicated that the observed malathion resistance in the FR was conferred by multiple mechanisms, including increased detoxification by ESTs and GSTs, and increased activity and reduced sensitivity of AChE to OP inhibition.     

Disruption of aggregation behaviour of oriental migratory locusts (Locusta migratoria manilensis) infected with Nosema locustae

Abstract:  The effect of Nosema locustae infection on the aggregation behaviour of the oriental migratory locust, Locusta migratoria manilensis , was studied using a two-choice arena olfactometer and electroantennography (EAG). Infected locusts had low antennal sensitivity and aggregation responses to faecal extracts and to locust body volatiles. Infected fifth instar nymphs had significantly lower aggregation index than the uninfected nymphs, although with fourth instars the effect on aggregation behaviour only occurred in infected females. With regard to antennal receptor sensitivity, infected adult locusts had significantly lower EAG amplitudes in response to extracts from faeces of the adult males. The effect was most pronounced in female locusts. In contrast, there was no significant difference in the EAG responses between the fifth instar male and female nymphs. Further analysis revealed that EAG responses of fifth instar nymphs and adults infected with N. locustae to the faecal extract and volatiles from fifth instar solitary-reared nymphs were not significantly affected. In contrast, infected nymphs and adults had remarkably low EAG amplitudes for the remaining stimuli.     

白洋淀蝗区东亚飞蝗的分布与土壤的关系研究

从土壤的质地、含水量、pH值和含盐量等方面 ,研究了白洋淀东亚飞蝗Locustamigratoriamanilensis(Meyen)蝗区的土壤状况 ;并结合实地考察的样点处蝗虫密度情况 ,研究了蝗虫不同密度区土壤之间的差异。结果表明 ,研究区蝗虫密度在 3 0头 m2 以上的地区 ,土壤质地为粉砂壤土 ,土壤pH值为7 2 6～ 8 1 2 ,土壤含盐量为 0 0 67%～ 0 2 0 7%。粉砂壤土中 ,砂粒含量较多、粗粉粒含量较少的地方 ,是东亚飞蝗比较理想的生存与活动场所 ;土壤含水量偏高、呈弱碱性的地方 ,适于东亚飞蝗的生存和活动。在研究区 ,土壤含盐量差异对东亚飞蝗的密度分布没有明显的影响。     

东亚飞蝗谷胱甘肽S-转移酶分离纯化

通过硫酸铵沉淀技术和GSH-agarose亲和层析对东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis(Meyen)5龄若虫谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferases,GSTs)进行了分离纯化。结果表明GSTs活性在硫酸铵各沉淀段均有分布,但在55%～100%沉淀段活性较高,在硫酸铵饱和度为85%时比活力最高,达到420.33μmol/min/mg protein,纯化倍数为18.86。根据硫酸铵粗沉淀谷胱甘肽S-转移酶结果,选择硫酸铵浓度为60%～90%沉淀段进行GSH-agarose亲和层析,纯化后比活力最高达到1365.29μmol/min/mg protein,纯化倍数达到61.25。经SDS-PAGE鉴定,得到的GST为1条带,亚基的分子量约为24kDa。     

东亚飞蝗耐高温能力及其体温调节行为

为明确东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis的耐高温能力和体温调节行为, 采用高温饲养、提供辐射热源和风力等方法, 对东亚飞蝗各发育期的高温耐受能力、体温（body temperature, Tb）与环境温度（air temperature, Ta）和辐射温度（radiant temperature, Tr）的关系、飞蝗对辐射热的选择行为、体温升高速率以及辐射角度和风力对体温的影响进行了研究。结果表明: 东亚飞蝗44℃下饲养, LT90 最长为326.4 h; 50℃下, LT90可达20.6 h。无辐射热条件下, Tb随Ta的上升而升高, 当Ta升至32℃, 蝗虫出现体温调节行为; Ta以0.5℃/min速率上升时, 出现体温波动的个体数占试虫总数的53.7%, Tb平均波动温差为1.15℃, 平均波动时间为5.2 min, Tb平均波动起始温度为47.2℃, 成虫致死时间略长于若虫。有辐射热条件下, 随笼顶辐射温度的逐渐升高, 飞蝗趋向选择温度相对较低的笼底, 试虫体温调节较无辐射热条件下强; 辐射角度和风力均对飞蝗的体温有显著影响。结果显示东亚飞蝗对高温的耐受能力较强, 并且具有明显的体温调节行为, 可调节体温达到最佳生理状态。