害虫生态控制及其案例

1、害虫生态控制及其案例害虫生态控制及其案例1. 昆虫昆虫的生态对策的生态对策 昆虫昆虫的生态对策的生态对策, 即即昆虫昆虫对对不确定环境的综合适应不确定环境的综合适应（complex adaptation to uncertain enviroments），其最终是为），其最终是为了适应（了适应（fitness）。）。昆虫的生态对策昆虫的生态对策生活史对策生活史对策种群对策种群对策个体对策个体对策1）昆虫）昆虫的生活史对策的生活史对策 (Life history strategies) 生活史对策是生活史对策是对对环境季节性环境季节性变化产生物候学的适应变化产生物候学的适应, 即用即用一定的一定

2、的生活周期在生活周期在时间上适应环境的季节性变化时间上适应环境的季节性变化。是是决定昆决定昆虫季节性活动及种群数量、猖獗程度的主导因素。虫季节性活动及种群数量、猖獗程度的主导因素。昆虫生活周期的四昆虫生活周期的四个阶段个阶段:生生 殖殖生长和发育生长和发育休眠或滞育移动移动或迁飞或迁飞大多数生活史特性都是相互密切联系大多数生活史特性都是相互密切联系的的： 卵卵数和卵的大小呈数和卵的大小呈负相关负相关 雌雌虫存活率和产卵虫存活率和产卵量呈负相关量呈负相关 迁飞迁飞和和滞育滞育对对发育发育历历期期、内内禀禀增长率的影响增长率的影响生活史生活史对策对策 生态学生态学遗传学遗传学生活史模式进化过程生活

3、史模式进化过程行为特点差别行为特点差别适应性差异适应性差异选择过程选择过程等位基因频率等位基因频率基因表达规则基因表达规则修改多基因结构修改多基因结构.研究生活史对策的实验方法研究生活史对策的实验方法 直接法直接法（选择实验）（选择实验）比较法比较法（联系环境）（联系环境）遗传变异相互作用、依赖程度相互作用、依赖程度不同环境种群不同环境种群表型变异生活史特征生活史特征行为特性差异行为特性差异遗传遗传特性差异特性差异进化模式进化模式思考题思考题1. 昆虫生态对策的概念？简述其主要的形式。昆虫生态对策的概念？简述其主要的形式。2. 简述昆虫生活史对策的特点及其意义。简述昆虫生活史对策的特点及其意义

4、。变态变态(metamorphosis)个体对个体对环境环境不确定性反应之灵活性不确定性反应之灵活性个体对策个体对策形态对策形态对策行为对策生理对策变态多型性现象拟态迁飞亲代关怀护幼、利他、自残滞育休眠生殖2）昆虫的个体）昆虫的个体对策对策 (Individual strategies)1.增增节节 (Anamorphosis)：原尾目：原尾目2.表变态表变态(Epimorphosis) 弹尾目、缨尾目、弹尾目、缨尾目、双尾目双尾目3.原变态原变态(Prometamorphsis) 蜉蝣目蜉蝣目4.不全变态(Incomplete）：直、螳螂、蜚蠊、革、等、半等5.全变态(Complete )：

5、 脉翅、鞘翅、鳞翅、双翅、膜翅目等a. 形态形态对策对策变态变态(metamorphosis): 胚胚后发育过程中从幼期状态转变为成虫后发育过程中从幼期状态转变为成虫状态的现象。分无翅亚纲中的状态的现象。分无翅亚纲中的增节变态、表变态增节变态、表变态；有翅亚纲有翅亚纲中的原变态、不全变态和全变态中的原变态、不全变态和全变态等等多型性现象多型性现象(multimorphosis)：任何一种昆虫的种群中都存任何一种昆虫的种群中都存在个体的形态差异。这些形态差异有不同程度的表现在个体的形态差异。这些形态差异有不同程度的表现, 并且并且受到基因型多样性的控制受到基因型多样性的控制。a. 形态形态对策对

6、策例例: 蚜虫蚜虫：有有翅、无翅、无翅；翅；飞虱：长飞虱：长翅、短翅、短翅；翅；蝗虫蝗虫：群居、散居等群居、散居等贝氏拟态：贝氏拟态：与不可食物与不可食物种种(the model）相似的）相似的物种物种(the mimic)，比较常见比较常见。 如如北美黄斑凤蝶北美黄斑凤蝶(the model)及其及其mimics: 北美黑凤北美黑凤蝶、北美乌樟蝶、北美乌樟凤蝶凤蝶等等 缪氏拟态：缪氏拟态：比较少见。比较少见。由一组不好吃的物种分享由一组不好吃的物种分享相同警戒相同警戒信信号而共同号而共同获利。如获利。如黄、泥黄、泥蜂属蜂属等幼虫同红棒球蝶灯蛾等幼虫同红棒球蝶灯蛾幼虫相幼虫相似似。学会了避开某

7、种蜂的鸟。学会了避开某种蜂的鸟总是避开总是避开其他蜂和蛾其他蜂和蛾, , 避开避开这种这种灯蛾的鸟也总是尽量避开这些蜂灯蛾的鸟也总是尽量避开这些蜂。拟态拟态(mimicry)：一种动物(the mimic)长得很象另一种动物(the model), 以至它们常常被混淆。a. 形态形态对策对策a. 形态形态对策对策攻击性拟态：捕食者(the mimic)很象某种对猎物有吸引力的signal, 这样把猎物吸引来捕食或利用。如一种粉色的螳螂伏在一种黑牡丹花上, 很象这种花的颜色和形状。有些被这种花吸引来的昆虫便被捕食。其他拟态形式：如伪装等。迁飞（迁飞（migration）: 空间上逃避对策，空间上

8、逃避对策，不仅是逃避不良的环境不仅是逃避不良的环境, 而且还主动去开发暂时的而且还主动去开发暂时的环境环境表型问题表型问题：何种何种条件下起飞或降落条件下起飞或降落? 飞行距离飞行距离或多长的时间或多长的时间?影响因子：光周期；食物影响因子：光周期；食物和和温度；风；温度；风；b. 行为行为对策对策亲代亲代关怀关怀(parental care);(parental care);护幼、利他、自残护幼、利他、自残( (cannibalism)cannibalism)滞育滞育( (diapause): ): 时间时间上的上的逃避对策，滞育逃避对策，滞育生态生理特性构成生态生理特性构成昆虫整个生活史基

9、础，对决定昆虫的季节性是最重要的。昆虫整个生活史基础，对决定昆虫的季节性是最重要的。表现型问题表现型问题：滞育滞育的深度的深度, , 滞育时间的滞育时间的长短，调节机理长短，调节机理休眠休眠 (Dormancy)(Dormancy)c. 生理生理对策对策生殖（生殖（Reproduction）两性生殖: 是蚜虫渡过寒冬的一种策略。受精卵抗寒能力很强孤雌生殖: 蚜虫主要方式, 大量繁殖和迁飞扩散起重要作用表型问题：决定因素（温度？）不确定不确定环境条件下：环境条件下：迁移迁移和和滞育：逃避不利滞育：逃避不利环境环境, 在有利生境在有利生境中中定殖；定殖；都都在很大程度上决定于光周期变化。两者可能基

10、于相同的生在很大程度上决定于光周期变化。两者可能基于相同的生理学机制。理学机制。此外还此外还可能跟环境温度、湿度、食物等有关可能跟环境温度、湿度、食物等有关。在适宜环境下：在适宜环境下：行为行为和和生理协同演化，以使在新生境生理协同演化，以使在新生境里持久里持久生存，具备复合生存，具备复合的的适应性：适应性： 坚持能力：种群的尽早繁殖、快速坚持能力：种群的尽早繁殖、快速繁殖繁殖有关有关 扩散能力：较大体形扩散能力：较大体形, 较较快发育速率快发育速率, 产较大卵产较大卵等特征等特征有关有关生理对策和行为对策往往生理对策和行为对策往往密不可分密不可分共生共生微生物微生物, 使昆虫能够取食死亡的或

11、使昆虫能够取食死亡的或木质化植物组织木质化植物组织 Drosophila 幼虫可以吃仙人掌的腐败球囊中的酵母菌幼虫可以吃仙人掌的腐败球囊中的酵母菌, 葱地葱地种种蝇可以蝇可以吃植物病斑中的分解纤维素的细菌吃植物病斑中的分解纤维素的细菌。 进化进化结果结果是是植食性昆虫在自己的肠道中培养酵母菌或植食性昆虫在自己的肠道中培养酵母菌或细菌。细菌。这些肠道微生物可以通过卵传代。它们不仅能提供必需的氨这些肠道微生物可以通过卵传代。它们不仅能提供必需的氨基酸和基酸和蛋白质蛋白质，而且而且可以合成维生素和可以合成维生素和甾醇。甾醇。它们广泛地存它们广泛地存在于鞘翅目、同翅目和异翅目昆虫体内。在于鞘翅目、同翅

12、目和异翅目昆虫体内。d. 其他对策其他对策利用植物毒素利用植物毒素 马利马利筋含有筋含有哇巴因烯哇巴因烯内酯和内酯和强心苷强心苷, , 对许多昆虫有毒对许多昆虫有毒, , 而某而某些蝗虫些蝗虫、斑蝶、蝽类和天牛能够取食这种植物、斑蝶、蝽类和天牛能够取食这种植物。 昆虫克服昆虫克服了了寄主化学寄主化学防线防线, , 可利用其对付捕食者。如可利用其对付捕食者。如斑蝶体斑蝶体内的内的植物毒素为植物毒素为天敌的天敌的次生拒次生拒食食剂；但体内毒素超出了耐受剂；但体内毒素超出了耐受限度限度, , 则可能会造成斑蝶不良的生理则可能会造成斑蝶不良的生理反应反应，自自毒毒现象现象 思考题思考题1. 简述昆虫个

13、体对策的主要形式。简述昆虫个体对策的主要形式。2. 简述昆虫个体对策的特点及其意义。简述昆虫个体对策的特点及其意义。3. 简述昆虫形态、行为、生理对策间的联系。简述昆虫形态、行为、生理对策间的联系。r-, K- 对策：对策：环境环境的稳定与的稳定与不稳定。体现不稳定。体现了能量分配了能量分配原则原则r-K对策连续：对策连续：如日本如日本蝶蝶, 春天在山谷杂草春天在山谷杂草, 产卵率高产卵率高, 卵粒小卵粒小, 死亡率高死亡率高, 发育快发育快, r-对策对策。夏季迁移夏季迁移到到干旱山坡，干旱山坡，食性很杂、食性很杂、产卵率很低、卵粒大、子代成活率高、发育缓慢产卵率很低、卵粒大、子代成活率高、

14、发育缓慢，k-对策对策。3）昆虫昆虫的种群对策的种群对策 (Population strategies) 各种各种形态、行为、形态、行为、生理对策生理对策, , 均因种群的遗传均因种群的遗传对策对策, , 都是都是多基多基因控制的因控制的, , 即是由两个以上位点的基因作用的结果即是由两个以上位点的基因作用的结果。 对许多种昆虫对许多种昆虫, , 如棉红铃虫、桃蚜、美洲棉铃虫、云杉卷叶如棉红铃虫、桃蚜、美洲棉铃虫、云杉卷叶蛾、丽蝇蛾、丽蝇等等，滞育滞育的遗传为多基因方式的遗传为多基因方式, , 但对有些物种不涉及但对有些物种不涉及性连锁性连锁, , 有些则是伴性遗传的。有些则是伴性遗传的。 在

15、在昆虫的社会性行为中昆虫的社会性行为中, , 具有具有职能职能分化、利他、占空分化、利他、占空(territory)(territory)、自残自残(cannibalism)(cannibalism)等行为对策等行为对策。卵卵幼虫幼虫蛹蛹成成蚁蚁(1-6月月)蚁后寿命6-7年，每日产1500-5000粒卵雄蚁交尾后即死亡7-10天天6-10天天9-15天天群落群落10-5010-50万只工蚁、万只工蚁、100-200100-200只雌蚁及蚁后只雌蚁及蚁后思考题思考题1. 简述昆虫种群对策的主要形式。简述昆虫种群对策的主要形式。2. 简述昆虫种群对策的特点及其意义。简述昆虫种群对策的特点及其意义

16、。3. 简述昆虫遗传对策及其机制。简述昆虫遗传对策及其机制。 我们对昆虫的生态对策了解得越深我们对昆虫的生态对策了解得越深, , 我我们在害虫防治实践中就越懂得如何采取我们们在害虫防治实践中就越懂得如何采取我们的对策的对策。2. 2. 害虫害虫防治对策防治对策的宏观生态学的宏观生态学基础基础每个每个岛屿在特定的时间都有一定数量的物种存在岛屿在特定的时间都有一定数量的物种存在, , 这个物种数是迁入率和灭这个物种数是迁入率和灭绝率共同调节的结果绝率共同调节的结果。岛性强度岛性强度(insularity)(insularity)：隔离强度的；面积：隔离强度的；面积岛屿为岛屿为一个一个广义概念广义概

17、念, , 如森林中间的一块空地如森林中间的一块空地, , 田野里某种作物田野里某种作物等等间作间作和在田间安排一些休闲地都将有利于加快天敌昆虫种群的建立。和在田间安排一些休闲地都将有利于加快天敌昆虫种群的建立。 在在稻田不同生境中稻田不同生境中, , 昆虫多样性和均匀度最高的是田埂杂草昆虫多样性和均匀度最高的是田埂杂草, , 最低的最低的是早稻田是早稻田。生物。生物物种的环境异质性物种的环境异质性。因此，适当。因此，适当地保存一定量的田埂地保存一定量的田埂及田边杂草及田边杂草, , 为稻田害虫天敌提供一个良好过渡基地为稻田害虫天敌提供一个良好过渡基地, , 从而才能更好地从而才能更好地发挥它们

18、在综合治理中的作用发挥它们在综合治理中的作用。 景观生态学景观生态学研究由相互作用的生态系统组成的异质地表的结研究由相互作用的生态系统组成的异质地表的结构、功能和变化构、功能和变化。主要。主要考虑考虑:i) 空间空间异质性的发展和异质性的发展和动态动态ii) 越过越过异质性景观的相互作用和异质性景观的相互作用和交换交换iii) 空间空间异质性对生物过程和非生物过程的异质性对生物过程和非生物过程的影响影响iv) 空间空间异质性的异质性的管理管理景观景观结构是指在景观中镶嵌的缀块的大小、形状、排列。或结构是指在景观中镶嵌的缀块的大小、形状、排列。或称为景观的空间称为景观的空间格局。景观格局。景观功

19、能指组份之间的相互作用功能指组份之间的相互作用, 即能量、即能量、物质和生物体在组份之间的流动。如养分能被捕食性动物越过物质和生物体在组份之间的流动。如养分能被捕食性动物越过景观和在缀块间运输。景观和在缀块间运输。景观动态指结构和功能随时间的变化。景观动态指结构和功能随时间的变化。在景观生态学中在景观生态学中尺度尺度的概念很重要。的概念很重要。天气模型病虫害测报模型“害虫、病害、杂草的变化”：全球变化的指示物大气大气CO2 水平：作物的生理特性如水平：作物的生理特性如C:N比和次生代谢物比和次生代谢物直接影响有害生物直接影响有害生物间接影响间接影响有害生物有害生物减少使用化学农药和减少使用化学

20、农药和提高蔬菜安全生产水平提高蔬菜安全生产水平小菜蛾的非化学控制小菜蛾的非化学控制生境管理生境管理生物防治生物防治小菜蛾生态控制技术体系小菜蛾生态控制技术体系迷向防控迷向防控L高高寄生蜂寄生蜂Bt8 8 1212 1616 2020 2424 2828 3232 3636大蒜小白菜大蒜小白菜More natural enemiesFewer pestsPlant diversity田块田块系统系统景观景观菜田斑块扩散迁出源（种库）汇避难所迁入树篱廊道树篱廊道基质基质时空格局时空格局迁移过程迁移过程扩散模式扩散模式适应性变异适应性变异致害性变异致害性变异 遗传多样性遗传多样性小菜蛾小菜蛾天天 敌

21、敌小菜蛾小菜蛾小菜蛾在不同斑块廊道基质之间的时空格局；小菜蛾在不同斑块廊道基质之间的时空格局；优势天敌种类与小菜蛾的时空跟随过程；优势天敌种类与小菜蛾的时空跟随过程；天敌在不同生境斑块中的恢复、重建及控害潜能。天敌在不同生境斑块中的恢复、重建及控害潜能。3害虫防治的生态对策害虫防治的生态对策农业控制措施的实施与应用化学杀虫剂的应用生态控制措施思考题思考题1. 简述景观生态学在害虫生态控制中的应用简述景观生态学在害虫生态控制中的应用2. 举例说明全球气候变化对作物害虫的影响举例说明全球气候变化对作物害虫的影响二、害虫二、害虫生态控制的概念及其生态控制的概念及其特征特征生态学生态学原理和方法原理和方法害虫防治害虫防治害虫生态控制50年代以来，化学杀虫剂的广泛使用种群生态学理论措施 “生态生态”一词已经被广泛应用于各个领域。一词已经被广泛应用于