昆虫生态学知识整理

1、1.1生态学与昆虫生态学的基本概念什么是生态学ecology?研究生命系统与其环境之间相互关系的学科。（马世骏，著名生态学家）环境又包括非生物环境和生物环境。Levels of biological organization?Five levels :个体、种群、群落、生态系统、生物圈。1869年，生态学由德国生物学家恩斯特海克尔首次描述“研究生物有机物与其周围环 境相互关系的科学。”几个重要概念：Species种生物个体间相近似而能够交配，产生可育（fertile）的后代；population群，种群 指在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体。Community群落具有直接或间接关系的

2、多种生物种群的有规律的组合，具有复杂的种 间关系。包含一定的空间。Ecosystem生态系统指由生物群落与无机环境构成的统一整体。个体生态学 autecology = ethology群体生态学synecology生态学的三个主要研究步骤：1、野外观察与调查。这是基本方法；2、室内实验测定。进一步完善，检验科学理论和假设。这是重要途径；3、理论分析。是前两者的升华，可用于解释现象和结果，指导生产实践。田间昆虫取样调查的方法：五点取样：适用于较小或近方形的田块，样点可稍大；对角线取样：分单对角线和双对角线，样点可稍大，取样数较少；棋盘式取样将田块划分等距、等面积方块，每隔一个中央取点；单行线取样

3、适用于成形的作物田；“Z”字形取样 样点分布沿田边较多，田中较少。主要针对在田间分布不均的昆虫，如 红蜘蛛。昆虫的观测方法：1、直接肉眼观察；2、拍打或抖动法（拍离法）3、抽吸法4、网捕法2.1种群生态学昆虫种群生态学（population ecology of insect）的概念：研究种群，环境和时间、空间， 性比、出生率、存活率、迁移率、年龄结构、分布、种内竞争、种间竞争、生态对策、种 群模型以及种群调节和数量波动原因等。种群生态学的首个重要的理论贡献者Thomas Malthus托马斯马尔萨斯。他发表了人 口学原理。2.1.1什么是种群？种群（population）的概念：是指生活在一

4、定空间内，同属一个物种的个体的集合。Properties of population?研究种群的几个property （性质）：Density 密度 birth rate 出生率 mortality rate 死亡率Growth rate增长率 age-structure年龄结构 A则很稳定Distribution in time and space 时空分布sex radio 性别比例种群有哪些特征？1、数量特征。（出生率、死亡率、迁入率和迁出率）2、空间特征。（随机分布、聚集分布、均匀分布）3、遗传特征。4、系统特征。2.1.2昆虫种群的空间格局种群的空间分布图式（spatial dist

5、ribution pattern）包括A分布是数理统计上的变量分布：即poisson分布、正二项分布和负二项分 布。B.图式是有机体在空间定位所表现的图式：即随机分布、均匀分布、聚集分布。Ps: A.和B,对应。2.1.3昆虫种群增长模型用于描述种群的两种数学模型：世代不重叠的离散型昆虫种群数学模型差分方程Nt+1 =Ntf（N）世代重叠的昆虫种群数学模型微分方程dN/dt = f（N）N种群增长的类型概述：昆虫种群增长型是指在一定空间里，种群随时间序列所表现出的数量变化形式。它的增长有两个基本形式，即J型和S型增长。种群的指数增长模型种群的指数增长又称为“J ”型增长，是昆虫种群中常见的两个

6、模型之一。种群的逻辑斯谛增长模型在自然界，昆虫种群不可能长期地指数增长。S型增长。2.1.4逻辑斯蒂增长模型Logistic population growth增长曲线为S”型。在自然界中，昆虫种群不可能长期地指数增长。当昆虫种群在一个有限的空间中 增长时，随着种群密度的上升，对有限空间资源和其他生活必需条件的种内竞争也增加。dN/dt = rN （K- N） / K）积分式：Nt = K / （1+伊刁）K为环境容纳量，即空间被该种群个体所饱和时的密度。r为每个个体的种群增长率（瞬时增长率）“S”增长曲线的五个时期：潜伏期（开始期）、加速期、转折期（个体数达到饱 和密度的一半，即K/2时，增

7、长最快）、减速期（超过K/2时）、饱和期。2.1.5 种群的 r-selection 和 K-selection （ps :在 r-selection 和 K-selection 之间还有中间型 对策。）r-selection的概念：有利于昆虫发展较大的r值的选择，称为r对策（r-strategy）； K-selection的概念：有利于昆虫竞争能力增加的选择，称为K对策（K-strategy） 对比：尸选择和K选择的有关特征的比较特征尸-对策者K-对策者栖息地气候条件多变的，不确定的稳定的，较为确定的死亡率灾变的，非密度制约密度制约种群密度多变的，低于K值在K值附近种内竞争不紧张激烈的选择有

8、利于快速发育高尸值m提早生育体型小缓慢发育高竞争力延迟发育体形较大寿命短长一般，迁飞性昆虫及蚜虫、红蜘蛛为典型的r类昆虫，十七年蝉为典型的K类害虫。处于两者之间的为，-K选择。根据不同的生态对策，对害虫所采取的管理策略不同。一般 情况下，对r类害虫，采用化学防治或生物防治；对，-K中间类型害虫，采用生物防治和 农业防治；对K类害虫，采用农业防治、抗虫育种、遗传防治和化学防治。2.2昆虫天敌作用的评价2.2.1生态学中昆虫的生命表可分为两类：A.特定时间生命表（time specific life table）在年龄组配稳定的前提下，以特定 时间为单位间隔（如：年，月，周，天）系统调查记载在时刻

9、x开始时存活的数量（或存 活率）和x期间的死亡数量。有时也包括各时间间隔内每一雌体的平均产雌量mX。注意：只记载在同一时间存在各种年龄个体的组合。适用于世代重叠以及种群数量波动幅 度小的昆虫。B特定年龄生命表（age-specific life table）以种群的年龄阶段（如虫态或龄期） 作为划分时间的标准，系统观察并记载不同发育阶段或年龄区组中的死亡数量、死亡原因 以及成虫阶段的繁殖数量。注意：只记载某一发育阶段或年龄组的个体数或死亡数。适用 于世代分隔清晰的自然种群。2.2.2Survival curve ?2.2.3种群趋势指数与Morris-Watt模型（1959）1）种群趋势种群趋

10、势指标（population trend index，/）指昆虫新一代的卵量与上一代 卵量的比值。1 = N2 /Ni式中，N1、N2分别为上、下代种群的卵量；I1为种群数量上升趋势；IV1为种群数量下 降趋势。也可用世代存活率（SG）表示可以发育、最后羽化为成虫的卵所占的比例。SG = N2 /Ni种群趋势指标I还可以通过将各年龄阶段存活率Sy连乘，并乘以种群最 高产卵量而得到：I = S19Sx2*sx3sxn （每雌最高产卵量 /2）2） Morris-Watt模型应用于对关键因子的分析。（关键因子是指：对下一 代或经历一般时间后种群数量变化起主导作用的因子）Morris-Watt回归分

11、析法：根据种群趋势指数公式I = SESlSpSaP FPf两端取对数：lgI = lg Se+ lgSL+ lgSp+ lgSA + lgP + IgF + lgPFps:如果生命表提供的资料与下一代无关联，那么可以用最后的逐期存活率SG代替I2.2.4种群波动的模式四种：（1）小规模不规则变动（3）周期性变动（2）大规模不规则变动（4）爆发性变动2.3.5 density-dependent factor 与 density-independent factorA。密度制约因子（density-dependent factor）的概念：种群的死亡率随 密度增加而增加，主要由生物因子引起。相

12、当于选择性因子。如舞毒蛾种群密度受寄生性 天敌的作用影响，使种群密度按比例地变化。B。非密度制约因子（density-independent factor ）的概念：种群的死亡 率不随密度变化而变化，主要由气候因子所引起的。相当于灾难性因子。如非生物因素（暴雨、高温、低温），总是杀死一定比例的舞毒蛾的个体，与种群密度无关。2.2.5 .种群的内禀增长率种群的内禀增长率（r）（innate capamty for increase， intrinsic rate of natural in-crease）是指在食物、空间和同种其他昆虫的数量处于最优，实验中完全排除了其他物 种时，在任一特定的温度

13、、湿度、食物的质量等的组合下所获得的最大增长率。根据生命表中种群的年龄结构（x）；各个特定年龄结构下的存活率（p及 生育力（mx）可以估计种群的内禀增长率rm。rm=n（R0）/T其中及R为净生殖率，R=S l m ； T为世代平均长度T： T=l m /习m。00 xx1尤尤1尤尤3.1种群和环境在环境中，对生物（如昆虫）个体或群体的生活或分布有影响作用的因素，称为生态因子（ecological factor ）0生态因子通常可分为非生物因子(abiotic factor)和生物因子(biotic factor)。非生物因子的概念：又称为环境因子，包括温度、光、湿度、pH等理化因子和土壤环境

14、；生物因子的概念：则包括同种生物的其他个体和异种生物的个体。前者构成了种内关系(in-traspecific relationship)，后者构成了种间关系(interspecific relationship)0什么叫做生存竞争？又称生存斗争。每个生物在生活过程中必须跟自然环境作斗争、跟同一物种的生物作斗争、跟不同物种的生物作斗争，其中以同一物种的生物之间的斗争最为激烈。即：当种群的扩增超过了自然资源的必备补充时，种群的指数增长会导致昆虫为生活资料 而战的竞争增加。1859年，达尔文曾说“survival of the fittest”适者生存。Demography (n.)人口统计学人口统

15、计学Demography是：阐述搜集整理反映人口现象的状态、变动过程及其与社会经 济发展的数量关系的方法论学科。fecundity (n.)繁殖力人口统计学的数据可以用于计算种群的增长或减少，估算收成的比率，估算灭绝的时间。种群分布的三种类型：聚集的 clumped ,cluster,aggregation (丛生，簇)；大象均匀的uniform ；灌木丛随机的random ；蒲公英泊松分布(poisson distribution)在生态学中，常用被来描述随机分布型(random) 的生物个体的空间分布格局。S2C = m =1C1 (聚集)还需检验数据与1之间有没有差异？假设：H0 : C

16、 = 1c 一1t =、是否推翻？否则C=1 (近似值无论多大多少，接近与1都划归于1)Y n-13.2非生物环境什么是环境？环境(environment)的概念：是指某一特定生物体(如昆虫)或生物群体以外的空间以及 直接或间接影响该生物个体或群体生活与发展的各种因素。在环境中，对生物(如：昆虫)个体或群体的生活或分布有影响作用的因素，称为生态因 子(ecological factor)。生态因子又分为非生物因子(abiotic factor)和生物因子(biotic factor)o非生物因子(abiotic factor)的概念：包括温度、光、湿度、pH等理化因子和土壤环境;生物因子(bi

17、otic factor)的概念：同种生物的其他个体和异种生物的个体。前者构成种内 关系(intraspecific relationship)，后者构成种间关系(interspecific relationship)。生物因 子包括了寄主植物、其他昆虫或同种昆虫其他个体，捕食性天敌、寄生性天敌和病原菌 等。什么叫做生存竞争？生存竞争又称生存斗争。每个生物在生活过程中必须跟自然环境作斗争、跟同一物种的生 物作斗争、跟不同物种的生物作斗争，其中以同一物种的生物之间的斗争最为激烈。即：当种群的扩增超过了自然资源的必备补充时，种群的指数增长会导致昆虫为生活资料 而战的竞争增加。1859年，达尔文曾说“

18、survival of the fittest”适者生存。李比希最小因子定律Liebigs Law of Minimum:植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养成分。谢尔弗德的耐受性定律Shelfords Law of Tolerance:“每一种生物对每一环境因素都有一个耐受范围，包括有一个生态上的最低点和一个最高 点，在这个最低点和最高点(或称耐受性下限和上限)之间的范围形成了生态幅或生态 价。”变温动物()；恒温动物()冷血动物()；温血动物()注意：Cold-blooded和 Warm-blooded这种表述是错误的！耐寒性(cold-hardiness)的概念：有机体暴露于长期或短

19、期低温下的存活能力。昆虫的耐寒性：昆虫暴露于长期或短期低温下的存活能力。昆虫的耐寒性受以下因素影响：1、 有机体特定的发育阶段；4、营养情况；2、 环境的季节变化；5、暴露于低温的时间长短。3、遗传因素；昆虫的过冷却点(supercooling point)的概念：当昆虫的体温被降低到冰点温度时，由于 昆虫体内溶质保持其体液的浓度，致使体液在冰点时并不结冰；当温度继续降低到某一点 时，昆虫体液开始结冰并散发热量，宏观上表现为昆虫的体温有一个小的反弹。则反弹前 的最低温度被定义为昆虫的过冷却点(supercooling point)。昆虫的体液结冰点(freezing point)的概念：当昆虫

20、体内的热量散发完毕后，昆虫的体温 也回升至最高点，则该点成为昆虫的体液结冰点。此后昆虫的体温就直线下降了。注意：休眠(dormancy)与滞育(diapause)的比较。滞育（diapause）的概念：遗传安排的，常在不利环境还没到来之前，就接受了外界的 刺激。滞育一旦被诱导，即使返回最有利的条件，发育也不会立即恢复。“是昆虫个体发 育过程中对不良环境条件适应的一种内在的、比较稳定的遗传表现。”昆虫事先感受到不 利环境变化的某种信号（光周期、温度等），通过一系列的生理生化过程，随后诱导了发 育停滞；滞育不会因不利环境的解除而立即结束。蛰伏，又称休眠（dormancy）的概念：由于不利环境条件直

21、接导致的发育停止。“是昆 虫个体发育过程中对不良环境条件的一种暂时性适应。”如恢复正常条件，发育立即开 始。休眠泛指包括滞育在内的昆虫的各种发育终止现象。静息（quiescence）:非滞育的休眠。有效积温法则（Law of Sun of effective Temperature）:“昆虫在整个生长发育期间所需要的热量为一个常数。”因此可以根据这个法则分析昆虫发育速度与温度的关系。即：N（T-C）= KN为发育历期，T为发育期间平均温度，C为发育起点温度，K为有效总积温。有效积温法则的作用：根据有效积温法，可以：预测某一个地区某种害虫可能发生的代数；预测害虫 在地理上的分布界限；预测害虫发生

22、期；开展益虫的保护和利用。光周期与滞育的诱导昆虫的滞育（diapause）的发生多数由光周期控制。至于诱导的光周期反应分为四种类 型：1、长日照反应，滞育仅仅出现在短日照下。（冬季滞育型）2、短日照反应，滞育仅仅出现在长日照下。（夏季滞育型）3、短日照-长日照反应，冬季滞育型；4、长日照-短日照反应，夏季滞育型。滞育诱导的临界光周期（导致50%个体反应的光周期界限）随着纬度的北移或温度的降 低而延长。3.1昆虫的通讯行为昆虫的通讯可以有以下途径：1、视觉信号通讯2、声音信号通讯3、化学信号通讯（性激素、追踪信息素、报警信息素、聚集信息素）4、舞蹈信号通讯化学信号通讯信息素，又称外激素（pher

23、omone）混虫体内所分泌的，并引起同种其他个体行为反应的 化学信号物质。利己素(allomone)定义：又称益己素一种生物释放的，能引起他种生物产生对释放 者有利反应的信息化学物质。利他素(kairomone)定义：一种生物释放的，能引起他种生物产生对接受者有利反应的 信息化学物质。* “自上而下”和“自下而上”是指的是？上行控制效应(bottom-up effect):自上而下，指较低营养阶层的密度，生物量等(资源限 制)决定较高营养阶层的种群结构。如：植物生产力决定了害虫的种群密度。下行控制效应(top-dowm effect):自下而上，只较低营养阶层的群落结构依赖于较高营养 阶层的的

24、物种结构。如：捕食者天敌密度决定了害虫种群的密度。补充：如果用“+”表示有利，“一”表示有害，“O”表示既无利也无害种群的相互作用类型种间关系类型物种主要特征12中性 (neutralism)00彼此互不影响竞争(eompetmon)相互有害偏害 (amensalism)0种群1受害，种群2无影响捕食(predation)+_种群1(捕食者)有利，种 群2受害寄生(parasltmm)+_种群1(寄生者)有利，种 群2受害偏利(commensalism)+0种群1有利，种群2无影响互利 (mutualism)+彼此都有利4.2 Shannon-Wienner 指数H = P.lnP.11Pi为

25、第i个物种数量占整个群落中物种总数量的比例Shannon-Wlenner指数常用于表示群落中包含的物种数目和个体在种间的分布特征，即群落的多样性(community diversity)。Simpsons diversity index辛普森多样性指数D = 1牌Pi为第i个物种数量占整个群落中物种总数量的比例几个必须要掌握的概念：关键种(keystone species)：优势种(dominant species)：从属种(subordinate species)：次要种(accidental species)：4.3昆虫群落的演替群落演替(communlty succession)又称生态演替(ecological successi