生态环境对昆虫的影响

第五章 生态环境对昆虫的影响

第一节 环境与生态因子

一、环境

环境是某一特定生物体或生物群体以外的空间中直接或间接影响着生物体或生物群体生长的一切事物的总和。

根据范围可以把环境分为：

大环境 ：影响生物的分布、化性、种群周期性

小环境 ：

内环境：

二、生态因子作用的特点

生态因子 (ecological factors) 是指环境中对某一特定生物体或生物群体的生长、发育、生殖、分布等有直接或间接影响的环境要素。

(一) 综合性

(二) 不等性

(三) 不可替代性

(四) 补偿性

(五) 限制性

(六) 阶段性

第二节 气候因子

大气候：指由各地气象站观测的气象资料。

生态气候：指昆虫生活地的地表气候。

小气候：指昆虫栖息场所的气候。

一、温度对昆虫生长发育的影响

昆虫是变温动物，因此温度对昆虫发育速度的影响是比较明显的。

热能获得：太阳辐射（主要）；新陈代谢（次要）

热能散失：体壁传导、体壁辐射、水分蒸发

(一) 温区的概念

1.致死高温区(zone of high lethal temperature)

范围：45-60℃

表现：兴奋-死亡（酶系破坏、蛋白质凝固）

2.亚致死高温区(zone of high sublethal temperature) 范围：40-45℃

表现：热昏迷

3. 适温区 (zone of favorabletemperature)

范围：8-40℃

表现：生命活动正常进行（有效温区） (1)高适温区temperature)

范围：30-40℃ 最高有效温度

(2)最适温区(zone of most favorable temperature)

范围：20-30℃

(3)低适温区 (zone of low favorable temperature)

(zone of high favorable

范围：8-20℃

发育起点温度（developmental zero）

生物学零点（biological zero）

4.亚致死低温区(zone of low sublethal temperature)

范围： -10-8℃

表现：冷昏迷

5.致死低温区(zone of low lethal temperature) 范围： -40---10℃

表现：死亡（体液结冰）

(二)适温区内温度与生长发育速度的关系 发育历期：昆虫完成一定的发育阶段所经历的时间，通常以\"日\" 为单位。

发育速率：昆虫在单位时间 (如\"日\")内能完成一定发育阶段的情况。

温度与生长发育速度关系还有其他一些表示方法。

1. 范特-荷夫 (Vant-Hoff) 定律

范特-荷夫认为， 温度每升高 10 ℃ ， 化学反应速度随着增加两三倍。用公式表示

为：

Q10=2-3

Q10=K（常数）

表达温度与发育历期及发育速率关系总趋势

2.逻辑斯蒂 (1ogistic) 曲线模式 逻辑斯蒂曲线是一近似于 \"S\" 形的曲线。

Y= K/（1+ea-bx）

Y 为发育速率； x 为温度； K 为 Y 值的上限； a、b为常数； e 为自然对数的底值 (e=2.718 … )

(三)有效积温法则 1.有效积湿的概念

Reaumer(1735)提出来的。生物在生长发育过程中须从外界摄取一定的热量，其完成某一发育阶段所摄取的总热量为一常数。

NT=K

N 为完成生长发育期所需的时间 ( 日数或小时 ）

T 为该期平均温度

K 为 常数

发育速率与温度的关系的公式：

V=T/K

生物发育起点温度往往在0℃，因此 , 在发育起点以上的温度才是有效温度。生物在生长发育过程中所受的总热量应该是有效温度的总和。

N(T-C ) =K

V=(T-C)/K

生物在发育期内要求摄取有效温度 ( 发育起点以上的温度 ) 的总和称为有效积温。单位为\"日度 \"；\" 小时度 \"

2. 有效积湿的计算方法

2个温度处理 (T1-C)N1=K (T2-C)N2=K

(T1-C)N1 = (T2-C)N2C=（T1N1-T2N2）/( N1-N2) 设有n个处理，其温度分别为T1，T2，T3……Tn ，其发育速率依次为 V1，V2， V3 …… Vn 。可采用统计学上常用的\" 最小二乘方\" 法进行计算 C 和 K, 其推导公 式为：

3. 有效积温的应用 (1) 推测一种昆虫的地理分布界限

X=K1/K X<1，可能没分布（多年发生一代的昆虫除外 ）

（2）推测昆虫在不同地区可能发生的世代数：

X=K1/K（ X=2, 1年可能发生 2 代 ；

X=5.5, 1年可能发生五六代）

（3）预测和控制昆虫的发育期

例如，已知粘虫卵的发育起点温度为 13.1 ℃ , 有效积温为 45.3 日度 , 预测产卵后的平均气温为 20 ℃ , 则可计算幼虫孵化期。6-7

例如,正在繁殖一批松毛虫赤眼蜂,要求20d后散放成蜂,已知松毛虫赤眼蜂的发育起点温度为10.34 ℃,有效积温为 161.36日度,其培养温度(T)为：18.41

4.有效积温在应用上的局限性

（a）有效积温的推算，假定昆虫在适温区内温度与发育速率成正比关系的前提下进行的。

（b）一些昆虫在温度与发育速度的关系曲线上有出现发育恒定温区的可能性。

（c）一些有效积温的材料是在室内恒温饲养下取得的。但昆虫在自然界的发育处于变温之中，且昆虫实际生活的小气候环境与气象资料不完全相同。

（d）生理上有滞育或高温下有夏蛰的昆虫，在制育或夏蛰期间有效积温是不适用的。

(四)低温对昆虫的影响及昆虫耐寒性

冬期的低温引起大多数昆虫的大量死亡。

1.代谢消耗和生理失调

2.体液结冰

体液结冰引起昆虫的死亡 , 主要是由于原生质失水,不断扩大的冰晶在原生质内形成分割的孔隙，引起原生质和原生质膜的质壁分离 , 破坏组织和细胞膜的生理结构等。 过冷却点： 俄罗斯学者巴赫梅捷耶夫 (1898) 提出：

温度降低时,昆虫体温随着降低，当降至0℃以下的一定温度时，昆虫体温突然上升, 上升至接近0℃而后又继续下降至与环境温度相同为止。开始突然上升的温点称为过冷却点 , 体温上升而后再下降的温点称为体液冰点。

测定过冷却点可了解昆虫耐寒性的程度。

不少种类昆虫在冬期到来之前，脂肪和碳水化合物的积累明显增加，水分减少，由于体液浓度的提高而明显地降低体液结冰的温度；当温度继续下降 , 体内结合水的比例增加 , 又进一步降低体液结冰的温度。通过这样的生理过程使过冷却点明显下降 , 耐寒性也显著提高。

3.体液结冰以下的温度

寒代地区的一些昆虫以滞育状态度过漫长的塞冬。 这些昆虫不但降低过冷却点的温度 , 而且可忍受体液结冰而不至于死亡。

二、湿度、降水对昆虫的作用

1.昆虫水分获得途径：

食物

体壁、卵壳从空气、土壤、植物中吸取

直接饮水

利用体内代谢水

2.昆虫水分散失途径：

消化、排泄系统排水

呼吸系统蒸发失水

体壁蒸发失水

(一)昆虫对环境湿度要求

(a) 水生性昆虫

(b) 土栖性昆虫或生活于土中的虫期

(c) 钻蛀于浆果内、茎内的昆虫

(d) 裸露生活于植物上的昆虫或虫期

例如 , 亚洲飞蝗 Locusta migratoria migratoria L. 在温度30~50 ℃，相对湿度

35% 时不能完成发育

45% 时发育期为 36-43d

100% 时发育期为 25-31d, 但成活率较低

70% 时为适宜湿度 , 发育期为 32-37d, 成活率较高

(二）湿度对昆虫的影响

湿度对繁殖的影响是比较明显的。多数昆虫产卵时要求高湿度。

在环境湿度偏低的情况下，可能导致：

雌虫不能产卵；

幼虫不能孵化；

幼虫不能脱皮

成虫不能羽化；羽化出来的成虫不能正常展翅

对一些刺吸式口器昆虫来说 , 外界环境湿度的影响相对较少;当湿度偏低时,植物组织内含水量比较低，取食的干物质量相对增加，反而有利于生长发育。

(三）降水对昆虫的影响

(a) 降水提高空气湿度，故对昆虫发育发生影响

(b) 降水影响土壤含水量，对土中生活的昆虫起着重要的作用；

(c) 降水对一些昆虫却是重要的条件。

(d) 降雪：对土中或土面越冬的昆虫起保护作用

(e) 降雨也常常成为直接杀死昆虫的一个因素。

(f) 降雨影响昆虫的活动。

三、温、湿度的综合作用

温度与湿度对生物的作用是相互关连的。温、湿度的关系在生物气候学上常常以温、湿度系数或气候图来表示。

(一) 温、温度系数

温、湿度系数 (Q) 是降水量 (M) 与平均温度总和 (T) 的比值得 P 降雨量和积温比 ) 。其基本公式为：

Q=M/∑TQe=(M-P)/∑(T-C)

温、湿度系数可以作为一个指标 , 用以比较不同地区的气候特点，或用以表示不同年份或不同月份的气候特点，有一定的参考价值。

然而，温、湿度系数的应用还是有一定的局限性的。如15℃、45%相对湿度

25℃、75%相对湿度(二) 气候图(climograph)

气候图的绘制是在坐标上以纵轴表示每月的平均温度 , 横轴表示每月的总降水量 , 以线条顺次连结每月平均温度和每月总降水量的交合点。气候图可以表示不同地区的气候特征。用其可分析昆虫在新区分布的可能性和不同年份昆虫的发生数量。

四、光在昆虫活动中的意义

光是生态体系中能量的主要来源。

(一) 辐射热

昆虫可从太阳的辐射热中吸取热能。

(二) 光的强度

一些昆虫的活动受到光强的影响。

日出型：如蝴蝶、蜻蜓

夜出型：如蛾类

昼夜型：如蚂蚁

弱光型：如蚊子

(三) 光的波长

昆虫的视觉光区与人的视觉光区不完全相同，不同种类昆虫的视觉光区也有差异。例如蜜蜂的视觉光区为650~297nm 。

黑光灯（波长365-400 nm）

(四) 光周期（photoperiod）

一昼夜中光照与黑暗交替的节律称为光周期，一般用光照时数表示。

光周期的年变化：夏至、冬至、春分、秋分

同一时间，日照时数因纬度、海拔高度而异

\"生物钟\"：生物对光周期（日变化及年变化）相适应而形成的节律 。

光周期的年变化对许多昆虫的反应都非常明显。主要是光周期的年变化是逐日地有规律地增加或有规律的减少的。

光周期对许多昆虫冬期滞育的关系非常密切。

临界光周期（critical photoperiod）：引起昆虫种群中50%的个体进入滞育的光周期。

临界光照虫态：对光周期敏感的虫态。一般为滞育虫态的前一虫态。

五.风对昆虫的影响

间接影响：影响环境的湿度、温度

直接影响：

1.影响昆虫体内水分的散失,从而对昆虫体温发

生影响。

2.影响昆虫的活动。

3.影响昆虫的地理分布。

4.影响昆虫的迁移、传播

许多昆虫能借风力传播到比较远的地方。

第三节 生物因子

一、生物因子的作用特点

(一)非全体性

(二)密度制约性

(三)相互性

(四)不等性

二、食物

(一) 食物对昆虫的影响

各种昆虫不但食性专门化的程度不同，而且不同食物对生长发育速度、成活率、生殖率都会是生影响。

幼虫取食不同食料与营养的积累关；

幼虫积累的营养对成虫的生殖力发生影响；

成虫羽化后补充营养（性器官、卵发育）；

植物的不同发育阶段，对生长发育有影响。

(二) 昆虫对植物的选择性

昆虫对植物的选择可分为下面 4 个基本阶段 :

（1）产卵的选择

（2）取食的选择

（3）营养的选择

（4）特殊物质的选择

（三）植物对害虫的抗性

（1）不选择性

（2）抗生性

（3）耐害性

三、天敌 在自然界中，每种昆虫都有大量的捕食者和寄生物，昆虫的这些敌害称为天敌 (natural enemies) 。

（一）病原生物

1.病毒

包涵体:由蛋白质、脂质和碳水化合物组成的膜，以包涵病毒粒子。（昆虫病毒特有）

常见的昆虫病毒有下面的5个类群 ：

(1) 核多角体病毒

(2) 颗粒体病毒

(3) 质多角体病毒

(4) 多形体病毒

(5) 无包涵体病毒

2. 细菌

3. 真菌

虫草属：冬虫夏草。

担子菌纲：白僵病、绿僵病

4. 线虫

5. 原生动物

6. 立克次体

(二) 天敌昆虫

1.捕食性天敌：18目，200多科

2.寄生性天敌

第四节 土壤因子

据估计，大致有 95% 的昆虫种类与土壤环境发生或多或少的直接关系。

一、土壤气候

1.土壤温度

土温的日变化

土温的年变化

土中生活的昆虫在极端温度下 ,往往随着土中适温层的变动而改变栖息及活动的深度。

2.土壤湿度

土壤空隙的空气湿度

土壤含水量

在土中生活的昆虫和在土中生活的虫期

要求高湿度的。

土壤含水量与昆虫也有密切的关系。土壤含水量(绝对含水量）通常以湿土中所含的水质量与干土质量的百分比来 表示。其计算公式如下 :

二、土壤的理化性状

土壤三态(固态、气态和液态 )

土壤土质：沙土、壤土、黏土

土壤中的酸碱度

土壤含盐量