气候变暖对昆虫影响研究进展

"全球气候变化"已成为国内外最受关注的环境问题。气候变化中以温度升高为特征的气候变暖对变温动物昆虫自身及其所在的生物群落产生直接或间接影响。从研究内容与研究方法2个方面综述了气候变暖对昆虫影响研究的国内外进展。气候变暖导致昆虫发生期提前,地理分布向更高纬度和海拔地区扩散,低温适生种种群密度下降,高温适生种种群密度增加。气候变暖改变寄主植物—害虫—天敌的物候同步性和昆虫原有种间互作关系,影响植食性昆虫的寄主植物范围和取食为害程度。长期的气候变暖带来的强烈的选择性压力引起某些昆虫种群的基因组发生变异。以日均温升高、日最高气温升高和昼夜温差变化等为主要特征气候变暖对昆虫发育、繁殖及存活等生态学指标产生重要影响。研究方法上主要是利用野外直接观察法、回归预测模型、有效积温模型、CLIMEX和GIS等生态风险评估软件、生物化石比较技术、人工气候下生态试验、检测标记基因频率变化等方法来研究气候变暖对昆虫的影响。最后简要评述了已有研究的不足并指出未来的研究方向:(1)气候变暖情景下开展昆虫种间互作研究并拓展研究对象;(2)高温下昆虫适应性研究;(3)建立完善人工模拟气候下的实验方法;(4)构建昆虫有效生态机理模型。     

应对全球气候变化的昆虫学研究

大气二氧化碳浓度升高、温度上升、降雨分布不均、灾害性天气出现频次增加等全球气候变化,深刻改变着农林生态系统昆虫群落的组成结构、功能和演替,使昆虫分布区域扩大、发生世代增多、生态适应性变异,从而影响了原有的植物-害虫-天敌间内在联系和各营养层间的固有平衡格局,最终导致一些害虫暴发成灾,一些昆虫种群数量下降,甚至一些昆虫物...     

入侵昆虫对全球气候变化的响应

生物入侵已成为一个影响深远的全球性问题,其对我国的生态系统、环境和社会经济的负面影响日益明显。全球气候变化对入侵昆虫有着深刻的影响,它正改变着一些昆虫本地种与入侵昆虫的组成、分布、种群动态和种间关系。本文分析了气候变化与生物入侵之间的互作关系,综述了全球气候变化因子(如温度、湿度及其它气候因子)对入侵昆虫生物学及生态学的影响,探讨了气候变化导致入侵昆虫定殖和传播的原因,并提出了气候变化下入侵昆虫的防治对策。     

气候变暖对麦蚜的影响

麦蚜是体型小、生活周期短的变温动物,对环境温度尤其是高温的变化十分敏感。气候变暖导致的温度升高是影响麦蚜最直接和最重要的因子。本文综述了国内外有关气候变暖对麦蚜影响的野外观测、预测模型及模拟试验的研究进展。气候变暖将导致麦蚜的主要分布和为害区向高纬度地区转移;气候变暖增加了生长季的有效积温,导致麦蚜始见期、迁飞期、盛虫期等物候发生期提前;温度升高提高了麦蚜的越冬存活率,使温带地区春夏季种群数量增加;处于不同营养级的物种对温度变化的敏感性不尽相同,气候变暖可能影响麦类作物-麦蚜-天敌昆虫多营养级系统的种间互作。麦蚜的耐热性较差,气候变暖导致的高温幅度增加、持续时间延长、夜间最低温升高、极端高温幅度和频率增加等典型特征对其有深刻影响。高温的幅度、持续时间对麦蚜的存活和繁殖有显著的抑制作用;夜间变暖导致麦蚜存活线性下降,进一步恶化了日间高温对蚜虫的不利影响;极端高温事件的幅度和频率影响麦蚜的种群增长参数,不同种类麦蚜对极端高温事件的非对称响应改变了麦蚜种间的相对适合度、时间和空间上的群落结构和物种间的相对优势度。麦蚜可通过爬行和跌落等行为来缓解气候变暖造成的高温胁迫,在研究气候变暖对麦蚜影响的同时,应充分考虑麦蚜对气候变暖的适应和缓冲能力。如何人工模拟气候变暖趋势下温度的变化模式,精巧设计试验反映气候变暖主要特征,开展接近自然界变化的温度模式对麦蚜的影响和麦蚜对环境改变的适应性响应研究,将是未来该领域的主要研究方向。     

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。     

夏季不同昼夜温度模式对广聚萤叶甲发育和繁殖的影响

本文旨在探明夏季不同昼夜温度模式对广聚萤叶甲发育及繁殖的影响。在实验室条件下,模拟了夏季常规的昼夜气温变化模式32℃±4℃、白天均温升高2℃及极端高温升高2℃,以恒温28℃为对照,研究上述温度模式对广聚萤叶甲的生长发育及繁殖动态的影响,并组建了广聚萤叶甲实验种群生命表。随日平均温度的增加,广聚萤叶甲卵的孵化率和幼虫存活率降低,发育历期缩短,成虫寿命及产卵量减少,但是对蛹的羽化率影响不大。白天均温升高2℃时,尽管广聚萤叶甲生殖力最低,但是其内禀增长率最高,种群加倍时间短。广聚萤叶甲能根据昼夜温度变化来改变生长发育特点以适应外环境界,通过缩短种群加倍时间来维持一定的种群数量。     

Impacts of global warming on the interaction between host plants,insect pests and their natural enemies

全球气候变化是近来人类关注的焦点问题,其最显著的特征是气候变暖.因为昆虫具有生活周期短、繁殖率高等特点,所以,气候变暖对昆虫的发育、繁殖和存活会产生强烈的直接影响.气候变暖促使一些昆虫提前春天的物候现象,向高纬度或高海拔地区迁移.然而,昆虫在自然界并非孤立地存在,它们与寄主植物和自然天敌相互联系、相互作用,并在长期的进化过程中逐渐适应特定区域的气候条件.因此,全球气候变暖对“植物-害虫-天敌”的种间关系必然产生直接或间接的影响,导致不同昆虫之间以及昆虫与其相关营养层的物种之间的相互关系在气候变化下呈现出时间上的异步性和空间上的错位,从而影响植物的适应性和抗虫性、害虫的发生规律和危害程度以及天敌的种群消长和控害效能.昆虫除了可以通过休眠或滞育的方式在时间上避开高温的影响外,还可以通过迁飞或移动的方式在空间上避开高温的影响,在这种迁移和扩散不同步的情况下可能使害虫食性和取食植物的害虫及其天敌的种类发生变化,从而改变生物群落的组成与结构,影响生态系统的服务和功能.     

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。     

温度升高对昆虫发生发展的影响

全世界地表平均温度在上个世纪增加了0.74℃,并且在未来还会持续增加。在过去的20年,气候变暖对生物系统的影响吸引了大量的研究。本文综述了由温度升高为主要驱动因子的气候变化对昆虫适合度的影响,主要从昆虫越冬存活率、化性(世代数)、扩散迁移、发生分布、物候关系5个方面阐述气候变暖对昆虫发生发展的作用,认为未来应长期进行昆虫种群动态监测预警,更关注气候变暖下植物-害虫-天敌互作关系的研究。     

昆虫对全球气候变暖的响应

过去的100年全球地表平均温度显著上升,全球气候变暖对生物的影响引起世界范围内的广泛关注。和其他生物一样,昆虫也受到了气候变暖的影响,如繁殖发育速度增快、遗传变异、种群多样性降低、分布区扩大、种群爆发、外来入侵、种群灭绝等等。全球变暖引起的昆虫响应对农林业以及人类健康存在潜在风险,因此本文主要从物候、分布区、生长发育及繁殖、形态、行为与生理、分子水平这些方面综述全球气候变暖背景下昆虫如何响应,并讨论了目前研究动态和未来的研究方向,意在为气候变化条件下昆虫科学管理策略(如种群监控、模型预测、风险评估、遗传多样性、抗性遗传等)提供指导意义。     

昆虫对降雨和干旱的响应与适应

水分因子在昆虫的生长发育及其整个生活史中起着至关重要的作用。降雨作为改变环境水分的方式之一,其机械冲刷作用对昆虫具有直接的致死效应,并影响昆虫的生长发育、繁殖及其产卵和取食行为等;干旱作为降雨减少导致的极端环境形式,不仅对昆虫生理产生直接影响,而且还会通过影响寄主植物而间接作用于昆虫;同时,干旱还会改变同一寄主植物上昆虫之间的种间关系,导致群落多样性和稳定性的变化以及种群演替的发生。本文综述了气候变化背景下降雨和干旱对昆虫生长发育和繁殖的影响,并介绍了迁飞型昆虫、群居型昆虫、土壤害虫等对降雨和干旱的行为反应;此外,还详细介绍了昆虫对降雨和干旱的适应对策(包括对水分因子的行为适应对策、滞育和迁飞对策等),并建议利用环境水分(尤其是土壤水分)调控措施(如人工降雨和灌溉等)来防治农业害虫。     

全球气候变暖对“植物-害虫-天敌”互作系统的影响

全球气候变化是近来人类关注的焦点问题,其最显著的特征是气候变暖。因为昆虫具有生活周期短、繁殖率高等特点,所以,气候变暖对昆虫的发育、繁殖和存活会产生强烈的直接影响。气候变暖促使一些昆虫提前春天的物候现象,向高纬度或高海拔地区迁移。然而,昆虫在自然界并非孤立地存在,它们与寄主植物和自然天敌相互联系、相互作用,并在长期的进化过程中逐渐适应特定区域的气候条件。因此,全球气候变暖对"植物-害虫-天敌"的种间关系必然产生直接或间接的影响,导致不同昆虫之间以及昆虫与其相关营养层的物种之间的相互关系在气候变化下呈现出时间上的异步性和空间上的错位,从而影响植物的适应性和抗虫性、害虫的发生规律和危害程度以及天敌的种群消长和控害效能。昆虫除了可以通过休眠或滞育的方式在时间上避开高温的影响外,还可以通过迁飞或移动的方式在空间上避开高温的影响,在这种迁移和扩散不同步的情况下可能使害虫食性和取食植物的害虫及其天敌的种类发生变化,从而改变生物群落的组成与结构,影响生态系统的服务和功能。     

温度对美洲斑潜蝇及南美斑潜蝇种群增长的影响

在恒温条件下观察了美洲斑潜蝇和南美斑潜蝇实验种群的发育、存活及繁殖情况,拟合了两种斑潜蝇发育速率与温度之间的关系模型,求出了各发育阶段的发育起点温度及有效积温,组建了不同温度下两种斑潜蝇实验种群的生殖力表,计算了主要的生命表参数.结果表明,温度对两种斑潜蝇的发育、存活、繁殖均有显著的影响,且两种斑潜蝇对温度的适应特性有着明显差异.美洲斑潜蝇适应的温度范围较广,相对较高的温度有利于种群的发育、生存及繁殖;而南美斑潜蝇适应的温度范围相对较窄,且适温范围明显偏低,高温不利于种群的增长;在各自的适温条件下,两种斑潜蝇都有很强的种群增殖能力.     

植物干旱胁迫对植食性昆虫及其天敌的影响

全球正经历以变暖为主要特征的气候变化,由此带来的干旱将对农业生态系统造成重要影响。本文综述了干旱胁迫下寄主植物对植食性昆虫及其天敌影响的国内外最新研究进展。在干旱胁迫下,寄主植物物理性状、营养状况和次生代谢物质等均发生变化,这些变化导致植食性昆虫的生存环境和营养物质的获取等方面发生改变,从而影响了害虫生长发育和种群动态。干旱胁迫还导致寄主物候变化与昆虫发生不同步,使害虫缺乏食物。另外干旱也会引起植食性害虫天敌的种群发生变化,从而对植食性昆虫种群数量产生间接的影响。     

气候变化对植物-传粉昆虫的分布区和物候及其互作关系的影响

全球气候变化对生态系统的影响是人类社会面临的紧迫而又严峻的挑战。气候变化带来的极端气候事件的增多, 直接影响到生态系统生产力和服务功能。本文总结了气候变化对植物-传粉昆虫互作的研究进展, 强调植物-传粉昆虫互作网络结构和其时空演变的解析, 以及互作关系和功能性状重组研究的重要性。近年来在气温持续上升背景下对植物-传粉昆虫互作关系影响的研究也受到了更多关注, 这些研究主要集中在两方面: 一是植物和传粉昆虫分布区的变化, 包括部分种群可能灭绝; 二是物候的变化, 即植物花期和传粉昆虫活动期的改变。植物与传粉昆虫任何一方在空间或时间上的改变, 都会导致传粉关系的错配或丢失。此外, 也可能导致植物-传粉昆虫双方的功能性状及其耦合的改变, 从而影响其互作关系的稳定。建议在今后的研究中关注: (1)覆盖生物多样性的多个尺度的研究; (2)对植物-传粉者互作网络的长期监测; (3)重要指示物种繁殖适合度评价; (4)植物-传粉昆虫互作双方功能性状在时间和空间尺度上的变化, 及其互作关系的重组; (5)关键植物和传粉昆虫类群的评估和保护。     

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。     

温度对美洲斑潜蝇及南症状斑潜蝇种群增长的影响

在恒温条件下观察了美洲斑潜蝇和南美斑潜蝇实验种群的发育、存活及繁殖情况,拟合了两种斑潜蝇发育速率与温度之间的关系模型,求出了各发育阶段的发育起点温度及有效积温,组建了不同温度下两种斑潜蝇实验种群的生殖力表,计算了主要的生命表参数。结果表明,温度对两种斑潜蝇的发育、存活、繁殖均有显著的影响,且两种斑潜蝇对温度的适应特性有着明显差异。美洲斑潜蝇适应的温度范围较广,相对较高的温度有利于种群的发育、生存及繁殖;而南美斑潜蝇适应的温度范围相对较窄,且适温范围明显偏低,高温不利于种群的增长;在各自的适温条件下,两种斑潜蝇都有很强的种群增殖能力。     

昼夜温度波动对麦长管蚜生理生态表型影响及其相关性研究

昼夜温度波动变化是气候变暖的主要特征之一,昼夜变温幅度对生物的影响越来越受到科学家的关注。与恒温研究相比,变温幅度对昆虫生活史特征影响的研究还十分有限。因此,本研究模拟自然界24 h温度变化,并首次全面研究了相同平均温度(22℃)下不同变温幅度(±0℃、±6℃、±12℃)对麦长管蚜Sitobion avenae生理指标(温度耐受性、呼吸)与生态指标(发育、存活、寿命、繁殖、种群参数)的影响。结果表明,与变温幅度±0℃和±12℃相比,变温幅度±6℃显著提高了麦长管蚜整体存活、寿命、繁殖以及净增值率与世代周期。与其它处理相比,较大变温幅度±12℃显著阻碍了麦长管蚜若虫发育,抑制了整体存活,缩短了寿命,降低了繁殖量,且显著降低了种群内禀增长率、净增值率与世代周期。但是,较大变温幅度±12℃,显著提高了成蚜的耐热、耐寒性与CO₂呼吸速率。研究还发现,在不同变温幅度中,麦长管蚜成蚜耐寒性的提高是以寿命为代价的。由此可见,以往以恒温为基础的昆虫种群表型及数量动态预测模型均存在局限,昼夜变温幅度作为必要因素,应考虑纳入种群表型及数量动态预测模型中,从而提高昆虫田间发生情况预测预...     

以昆虫作为指示生物评估森林健康的生物学与生态学基础

昆虫是森林生物多样性的重要组成部分,在森林生态系统主体群落中,昆虫与植物密切关联.森林害虫胁迫及昆虫多样性变动,对于评估森林生态系统健康状况具有重要价值.昆虫多样性可用于对森林生态系统健康的快速评估,如基于昆虫指示生物评价森林生态系统的毒害水平、物种丰富度、多样性水平、靶标昆虫的地位和特有种水平等.针对影响森林环境健康的重要干扰因子,本文阐述了应用昆虫作为指示性生物监测与评估森林健康状况的生物与生态学依据,讨论了昆虫种群,特别是珍稀物种种群在生境破碎干扰下的种群波动,以及大气污染、干旱和二氧化碳浓度升高等对昆虫种群密度与分布的影响等.同时,分析了昆虫作为指示性生物监测与评估森林环境健康所存在的问题.     

气候变化对宁夏固原地区胡麻发育进程和产量的影响

基于观测数据分析了宁夏固原地区平均温度和降水的年际变化,探讨了气候变化对当地胡麻发育进程和产量的影响状况.结果表明： 1957—2012年,固原地区年均气温呈上升趋势,年降水量呈下降趋势,气候倾向率分别为0.3 ℃·(10 a)^-1、-20 mm·(10 a)^-1;胡麻生长季平均温度的上升趋势更明显,降水的下降趋势则与年趋势类似.气温升高和降水减少加快了胡麻的发育速度,导致其生育期天数呈显著减少趋势.胡麻播种至出苗期温度每上升1 ℃,出苗期提前0.7 d;出苗至二对针叶期,温度每上升1 ℃,发育天数缩短0.8 d,降水量每减少1 mm,发育天数缩短0.1 d;工艺成熟至成熟期温度每上升1 ℃,成熟期提前1.8 d,降水量每减少1 mm,成熟期提前0.1 d.胡麻营养生长阶段平均温度升高、降水减少使发育加速是胡麻产量逐年降低的主要原因之一;生殖生长阶段温度升高会抑制花芽分化及正常授粉,对蒴果数和结实率产生影响而导致产量降低.调整胡麻品种种植布局、扩大中晚熟或晚熟品种比例是当地减少气候变化影响的重要措施.