迷卡斗蟋鸣声的声学特征及其生物学意义

首次利用计算机技术对迷卡斗蟋Velarifictorus micado (Saussure)的鸣声特征 及其生物学意义进行了研究。结果表明：迷卡斗蟋在不同性比条件下,鸣声的声学特征不同。雄性独处时发出召唤声;2只以上的雄性在一起时会发出警戒声、挑战声或胜利声;1雄1雌在一起时会发出欢迎声、求爱声,如果雌性不理会雄性的求爱时则会发出一种催促声。利用计算机 ,除了对人们用耳辨别的3种鸣声（召唤声、求偶声和争斗声）进行客观记录外,还可以对以前所称的“求偶声”和“争斗声”进行更细致地分析和比较。根据其生物学意义,作者首次将其 鸣声分为7种,并对这7种鸣声在功率谱和时域两方面进行了比较,发现迷卡斗蟋在不同行为下 有不同的鸣声特征,传递不同的信息。     

长颚斗蟋的鸣声结构与行为分析

通过计算机外接话筒对长颚斗蟋（Velarifictorus asperses)在不同条件下的鸣声进行录音,利用软作Cool edit2000对其结构进行了较系统的分析。结果表明：长颚斗蟋的鸣叫声有7种类型,即召唤声,警戒声,挑衅声,胜利声,欢迎声,求爱声和催促声;这7种鸣声在声学特征上有明显的区别,并与行为有关。     

迷卡斗蟋和短翅鸣螽的行为谱及交配行为

研究了迷卡斗蟋和短翅鸣螽的行为模式及迷卡斗蟋鸣叫的时间分布。结果表明迷卡斗蟋雄虫单独存在时 ,在一昼夜内其鸣叫的持续时间为 668.38± 1 0 9.86分钟 ( 5 ) ,引入雌虫后鸣叫累计时间减少为 1 7.3± 6.7分钟 ( 5 ) ,并产生音调低沉的求偶声。在昼夜鸣叫活动型式中 ,雄虫单独存在时的鸣叫活动集中于夜间 ;引入雌虫后 ,占区鸣叫、求偶鸣唱和交配行为多集中于白天。根据上述结果提出了机会 -风险平衡假说来解释此现象 ,即白天交配有被捕食的危险 ,雄蟋短期内重复交配以保证精液进入雌蟋体内 ,从而保证了交配的成功 ,补偿了雄蟋所冒风险。短翅鸣螽雄性产生较大的精包 ,当雌体取食精包时 ,精液进入雌体内以保证交配成功。     

基于mt DNA 16S rRNA、COⅠ及Cyt b部分基因序列的长颚斗蟋与迷卡斗蟋遗传差异分析

长颚斗蟋和迷卡斗蟋的遗传差异对于蟋蟀遗传多样性,分类鉴定等有重要意义。通过PCR技术扩增测定长颚斗蟋和迷卡斗蟋的mt DNA 16S r RNA、COⅠ与Cyt b部分基因序列。数据分析表明:长颚斗蟋和迷卡斗蟋16S r RNA,COⅠ和Cyt b的种间序列相似度分别约为91.5%、87.0%和85.5%。长颚斗蟋种内16S r RNA、COⅠ和Cyt b基因序列相似度分别为99.8%、98.9%和98.8%;迷卡斗蟋种内16S r RNA、COⅠ和Cyt b基因序列相似度分别为98.4%、98.4%、97.2%。研究结果表明:长颚斗蟋与迷卡斗蟋的种间遗传差异明显大于种内遗传差异;16S r RNA、COⅠ、Cyt b基因序列适合作为长颚斗蟋和迷卡斗蟋遗传差异研究及分类鉴定的分子标记;COⅠ和Cyt b基因较16S r RNA基因有更快的进化速度,其种间遗传差异也更为明显。     

双斑蟋鸣声特征与行为关系的初步研究

利用计算机声分析技术对双斑蟋（Gryllus bimaculatus 1773)的召唤声、不同性比的求偶声和争斗声的结构、频谱与时域特征进行比较,以探讨鸣声特征与行为的关系。结果表明：①3种鸣声的脉冲时间长度（PL）、脉冲时间间隔（IPI）、每个脉冲群（PG）的脉冲数（PN）、声脉冲组合形态和密度等基本相同。这些特征参数较为稳定,为种间鉴别因子,其中以IPI为最。②节奏（Rh)、声长（SL）、间歇（IT）特征与蟋蟀的社会活动和个体活动有密切联系。从雄性单独生活时的召唤声到有雌性存在时的求偶声,每个节奏中的音节数逐渐增加,从单音节、双音节到多音节;SL、IT呈下降趋势。不同性比条件下,雄性数量明显影响鸣声特征。雄性数目增加,Rh、SL呈上升趋势;IT呈下降趋势。不同比例的雌性对雄性鸣声的影响无明显规律。③鸣声的频谱与时域呈一定对应关系。召唤声、求偶声和争斗声的脉冲能量主要集中在1个能量区上,表现出种的同一性。     

基于微卫星分子标记的浙江省不同滞育型迷卡斗蟋的遗传分化分析

【目的】迷卡斗蟋Velarifictorus micado存在两种显著不同的滞育型,即卵滞育和若虫滞育,而在长江流域附近两种滞育型种群存在广泛同域分布。本研究旨在探究浙江省同域分布不同滞育型迷卡斗蟋种群之间的遗传分化的情况。【方法】以浙江省百山祖、大盘山和天童山3个地区的不同滞育型的迷卡斗蟋6个种群共134个个体为研究材料,筛选具较高多态性的微卫星位点,并使用筛选获得的微卫星位点对这6个种群共134个个体进行种群遗传学分析。【结果】筛选出11对具较高多态性的微卫星位点;全部种群的平均等位基因数为13.803,平均观测杂合度为0.743,其中百山祖卵滞育种群观测杂合度最低,与其他种群间遗传分化最大。百山祖卵滞育种群与其他种群之间的基因交流程度很低,其余种群间均显示出高水平的基因流。【结论】浙江迷卡斗蟋不同地理种群及不同滞育型特征种群间遗传分化程度均较低,存在较频繁的基因交流,尚未表现出物种分化的趋势。     

环境因素对长颚斗蟋翅型分化的影响

长颚斗蟋具有明显的翅二型现象。比较长颚斗蟋不同翅型成虫的形态差异,结果表明其短翅型成虫除翅已明显退化外,与长翅型成虫并无其他形态差异。为探究环境因素与长颚斗蟋翅型分化的关系,就光周期、温度及密度对其翅型分化的影响进行了研究。结果表明,短光周期会抑制其长翅型的形成,而LD16∶8h的长光周期则促进长翅个体的分化,但非自然条件的长光周期及全明或全暗条件与上述结论并不一致。变化光周期亦会影响其翅型分化,而随着改变光周期的时间及方向的不同,影响作用亦不相同。在孵化后第20天及40天经历光周期的趋长变化会促进其长翅化;而在孵化后第20天经历光周期的趋短变化则会抑制其长翅化,第30天转移却有促进作用。此外,低温(20℃)条件诱导长颚斗蟋短翅化,高温(25℃,30℃)则促进长翅型的分化。单独饲养时,LD12∶12h与LD16∶8h条件下的若虫均羽化为短翅型成虫,当密度增加至2或5头/容器时,成虫的长翅率均明显增加,说明高密度亦是长翅型个体出现的重要诱因。     

棺头蟋属六种常见蟋蟀鸣声特征分析与种类鉴定(直翅目:蟋蟀总科)

本文对蟋蟀科Ｇｒｙｌｉｄａｅ棺头蟋属Ｌｏｘｏｂｌｅｍｍｕｓ６种常见种类的鸣声特征进行了较为系统的分析研究。从其频域特征和时域特征上明显地显示了种间差异,并将其鸣声特征用于分类。     

褐飞虱求偶鸣声中有效声段及其特征

对褐飞虱Nilaparvata lugens (Stal) 雌、雄虫播放求偶鸣声信号的不同声段及其组合,结果表明在它们求偶识别过程中,由多个规则连续的声脉冲所组成的声段是有效的。播放不同声脉冲重复频率和主振频率组合的模拟信号,表明褐飞虱雌、雄虫求偶信号的声脉冲重复频率是它们识别异性的敏感声学特征参数,其敏感范围较窄,分别为70～90 Hz和22 Hz左右;而对主振频率的敏感范围较宽,分别为200 ～1 700 Hz和100～300 Hz。     

变化光周期对丽斗蟋(Velarifictonus ornatus)若虫发育的影响

为弄清湖南株洲丽斗蟋若虫的季节适应策略,研究了恒定及变化光周期对其若虫发育的调控。结果表明,丽斗蟋若虫发育明显受变化光周期的影响。25℃温度条件下,3个光周期条件下的若虫发育都较慢,羽化也极不整齐,长日条件(LD 16∶8h)、中间日照条件(LD 14∶10h)和短日条件(LD 12∶12h)的若虫发育历期(mean ± SD)分别为(206.2± 44.0)d、(236.6±93.3)d和(230.3±47.4)d,若虫从开始羽化到供试个体全部完成羽化所需时间分别为216、301和156d,经历短日条件的若虫转移至长日条件后能够促进其快速发育,羽化也很整齐,反方向转移则会抑制若虫发育,且羽化也不整齐。30℃温度条件下,恒定长日条件下的若虫发育明显快于短日条件,变化光周期对若虫发育的调控与25℃相类似。变化光周期对若虫发育的影响与光周期的变化方向及低龄若虫感受的光周期类型有关。丽斗蟋若虫复杂的光周期反应模式的生态意义在于调节其生活史与季节同步。     

The genetic differentiation of a cricket (Velarifictorus micado) with two modes of life cycle in East Asia after the middle Pleistocene and the invasion origin of the United States of America

The cricket Velarifictorus micado is widely distributed in East Asia and colonized the United States of America (the USA) in 1959. It has two life cycles: egg and nymph diapause. We aimed to investigate the biogeographic boundary between them and determine when and why V. micado diverged. Mitochondrial fragments including COI and CytB were used for haplotype network, demographic analysis, and divergence time estimation in individuals of East Asia. We selected several samples from the USA to find out the colonization origin. The haplotype network indicated there were three lineages based on COI, NE lineage (the egg diapause and mainly distributed in the northern regions), SE lineage (the egg diapause and mainly distributed in the southern regions), and SN lineage (the nymph diapause and mainly distributed in the southern regions). The molecular chronograms indicated that the first divergence of V. micado into two main lineages, NE and southern lineages (SE and SN), was essentially bounded by the Yangtze River. It occurred around ~0.79 Ma (95% HPD: 1.13–0.46 Ma) in the Middle Pleistocene Transition. This was followed by the divergence of the southern lineage into two sublineages, SE and SN lineage, occurred around ~0.50 Ma (95% HPD: 0.71–0.25 Ma), corresponding to the time of development of glaciers in various parts of the Qinghai–Tibet Plateau (QTP) (0.73–0.46 Ma). SE lineage might originate from southwestern China based on the comparison between the haplotype network based on COI and CytB. Our study suggested that divergences of lineages have twice co‐occurred with tendency of cooling climatic in Asia after the Mid‐Pleistocene, and the life‐history strategy may play an important role in lineage diversification. Additionally, our results indicated that the USA populations were revealed at least twice separate Asian invasions. These both belonged to the egg diapause, which might provide a new perspective for invasion control.     

丽斗蟋翅二型雌虫飞行肌和卵巢发育间的资源分配差异

丽斗蟋Velarifictorus ornatus具有明显的翅二型现象, 长翅型与短翅型雌虫的卵巢和飞行肌存在着生理权衡。本研究分别应用蒽酮比色法、 硫代磷酸香草醛法、 考马斯亮蓝染液对羽化后10 d内两型雌虫飞行肌与卵巢内糖原、 总脂及蛋白质含量进行了定量分析。结果表明： 成虫羽化后10 d内, 两型雌虫体重无明显差异(P>0.05), 但短翅型雌虫怀卵量明显多于长翅型雌虫, 而人工脱翅能够促进长翅型雌虫怀卵量增加(P<0.05)。短翅型雌虫飞行肌内蛋白质、 糖原及总脂含量在成虫羽化后10 d内无明显变化, 但长翅型雌虫飞行肌内蛋白质在成虫羽化后3 d时达到最大值564.4±87.5 μg/♀, 糖原与总脂含量分别于羽化后第5天达到最大值85.2±21.7 μg/♀和5 284.7±1 267.4 μg/♀。然后开始下降, 各实验处理天数内, 长翅型雌虫飞行肌内蛋白质、 糖原及总脂含量都显著多于短翅型雌虫(P<0.05)。相反, 各处理天数内, 短翅型雌虫卵巢内蛋白质、 糖原及总脂含量则明显多于长翅型雌虫(P<0.05), 同时虫龄对蛋白质、 糖原及总脂在两型雌虫飞行肌与卵巢内分配也产生明显影响(P<0.05)。人工脱翅能够促进长翅型雌虫卵巢内蛋白质、 糖原及总脂含量增加, 同时诱导飞行肌内蛋白质、 糖原及总脂含量降低, 其中总脂含量在脱翅后10 d时降为2 394.9±1 461.8 μg/♀, 只有最大值的一半, 而与短翅型雌虫相似(P>0.05), 表明总脂为丽斗蟋飞行的主要能源物质。外用保幼激素Ⅲ能够促进长翅型雌虫卵巢内蛋白质、 糖原及总脂含量增加(P<0.05), 但对飞行肌内三者含量无明显影响(P>0.05), 外用早熟素Ⅰ对短翅型雌虫卵巢内蛋白质、 糖原及总脂含量亦无明显影响(P>0.05)。上述结果表明, 丽斗蟋长翅型雌虫首先将获得的资源用于发育飞行所需的飞行肌, 短翅型雌虫则首先将所获得的资源用于发育繁殖所需的卵巢, 但长翅型雌虫飞行肌与卵巢间的资源分配方式受保幼激素的影响。     

丽斗蟋翅二型雄虫食物消化能力及消化酶活性比较

【目的】丽斗蟋Velarifictorus ornatus具明显的翅二型现象,为探讨翅型分化对丽斗蟋翅二型雄虫消化能力及中肠内消化酶活性产生的影响,对长翅型与短翅型雄虫食物消化能力及中肠内消化酶活性进行了检测比较。【方法】我们采取重量营养指数测定了羽化后12 d内丽斗蟋两型雄成虫增长量、相对增长率、取食量、食物利用率、近似消化率和食物转化率。为进一步明确丽斗蟋翅二型成虫食物消化能力与中肠内消化酶活性的关系,我们采用4种专用底物测定了中肠内用于分解蛋白质、脂肪和碳水化合物的总蛋白酶、胰蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性。【结果】结果表明,丽斗蟋两型雄虫取食量、食物转化率、食物利用率与增长量均无统计差异,但中肠内消化酶活性变化规律不同。成虫羽化后4 d时,长翅型雄虫中肠内总蛋白酶与胰蛋白酶活性显著高于短翅型雄虫,相反,羽化后0 d时,短翅型雄虫中肠内总蛋白酶与胰蛋白酶活性则显著高于长翅型雄虫,而羽化后12 d时,虽然短翅型雄虫总蛋白酶活性高于长翅型雄虫,但胰蛋白酶活性在两型雄虫间并无差异。成虫羽化后0 d时,两型雄虫脂肪酶活性无差异,但无论是羽化后4 或 12 d,长翅型雄虫中肠内脂肪酶活性皆显著大于短翅型雄虫。成虫羽化后4 d时,短翅型雄虫中肠内淀粉酶活性显著高于长翅型雄虫,而羽化后0与12 d时,两型雄虫间无显著差异。【结论】丽斗蟋翅二型雄虫食物消化能力无显著差异,但羽化后不同时间,中肠内消化酶活性存在差异,该差异可能与成虫羽化后不同时期,翅二型雄虫在飞行与繁殖投资中对不同能源物质的需求有关。     

外用保幼激素与早熟素对丽斗蟋翅二型个体飞行与生殖发育间生理权衡的影响（英文）

为探讨丽斗蟋Velarifictorus ornatus翅二型个体飞行与生殖发育间生理权衡的内分泌控制机理, 本研究调查了外用保幼激素Ⅲ(JH-III)与早熟素Ⅰ(P-I)对丽斗蟋翅二型个体飞行肌与生殖发育的影响。结果表明： 成虫羽化后当日分别注射1, 5, 10和25 μg保幼激素7 d后, 显著促进了丽斗蟋长翅雌虫卵巢发育, 卵巢重量分别从对照组的16.8±11.4 mg/♀增加到43.9±10.7, 33.6±14.0, 56.8±7.6和 39.3±30.7 mg/♀; 但对卵巢内怀卵量无显著影响。相反, 外用保幼激素则诱发飞行肌降解, 1, 5和10 μg JH-III处理组飞行肌重量分别下降为12.9±4.7, 11.7±4.8和8.8±0.8 mg/♀, 显著低于对照组飞行肌重量(17.7±1.6 mg)。对短翅雌虫注射P-I时, 当注射的剂量超过50 μg/♀时, 能够显著抑制卵巢发育, 而低于50 μg/♀时则对卵巢发育无明显影响。外用JH-III对丽斗蟋长翅雄虫飞行肌、 精巢、 附腺的发育无明显影响; 外用P-I对短翅型雄虫精巢与附腺的发育也无明显影响。因此, 丽斗蟋翅二型雌虫与雄虫的飞行肌与生殖器官的内分泌控制机理可能存在差异。     

Acoustic communication in the trilling field cricket,Gryllus rubens (Orthoptera: Gryllidae)

Male field crickets produce calling songs that are used for attracting conspecific females for mating. Acoustic communication was studied in the trilling field cricket, Gryllus rubens.A trilled calling song consists of a continuous train of sound pulses, each of which was repeated at a stereotyped rate. Singing males were recorded at different temperatures. The pulse period of the calling song decreased with increasing temperature; there was less effect of temperature on pulse duration. Female phonotaxis was studied on a noncompensating, spherical treadmill. In two-stimulus (choice) playback experiments, females preferred the conspecific trilled song over the chirped calling song of a sympatric species, Gryllus fultoni.This preference persisted even when the song of G. fultoniwas 6 dB louder. Females also discriminated between synthetic trills having different pulse periods; females chose trills with the conspecific pulse period over trills having lower and higher pulse periods.     

长颚斗蟋长翅和短翅型雌成虫飞行肌发育、生殖力及寿命的比较

为探讨长颚斗蟋Velarifictorus asperses (Walker)翅型分化的生态学意义, 对室内饲养获得的长翅和短翅型雌成虫飞行肌和卵巢的发育, 以及长、 短翅型雌成虫的生殖力和寿命进行了比较研究。结果表明： 羽化当日, 长翅型雌成虫飞行肌重38.68±9.15 mg, 显著高于短翅型的17.53±4.44 mg （P<0.05）; 而二者卵巢重量无显著差异（P>0.05）, 分别为4.69±1.04 mg和4.88±0.97 mg。羽化后8 d内, 长翅型雌成虫飞行肌重量增加了48.9%, 短翅型雌成虫飞行肌重量无明显增加; 而短翅型雌成虫卵巢的重量增加至93.5±11.7 mg, 约为长翅型雌成虫的4.5倍。短翅型雌成虫的产卵前期显著短于长翅型, 其早期产卵量及总产卵量亦显著高于长翅型; 而两翅型雌成虫中后期产卵量及寿命无显著差异（P>0.05）。此外, 长翅型雌成虫在羽化后12 d开始发生飞行肌的降解, 飞行肌降解个体的卵巢重量显著高于未降解个体, 与短翅型相似。结果提示, 飞行肌与生殖系统的发育之间存在资源分配的权衡关系（trade-off), 且这种资源分配的差异可能会导致长翅型与短翅型个体在生活史策略上出现分化, 即长翅型个体具有飞行能力, 而短翅型个体则在生殖方面获得更高的收益, 且飞行肌的降解可能是长翅型个体由飞行转向生殖发育的生理信号。     

Acoustic and auditory phonetics: the adaptive design of speech sound systems

Speech perception is remarkably robust. This paper examines how acoustic and auditory properties of vowels and consonants help to ensure intelligibility. First, the source-filter theory of speech production is briefly described, and the relationship between vocal-tract properties and formant patterns is demonstrated for some commonly occurring vowels. Next, two accounts of the structure of preferred sound inventories, quantal theory and dispersion theory, are described and some of their limitations are noted. Finally, it is suggested that certain aspects of quantal and dispersion theories can be unified in a principled way so as to achieve reasonable predictive accuracy.