害虫生态控制及其案例

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1、害虫生态控制及其案例侯有明（福建农林大学）提 纲一、害虫防治的生态学基础二、害虫生态控制的概念及其特征三、害虫生态控制案例四、害虫种群生态控制研究方法一、害虫防治的生态学基础1.昆虫的生态对策2.害虫防治对策的宏观生态学基础1. 昆虫的生态对策昆虫的生态对策, 即昆虫对不确定环境的综合适应（ complex adaptation to uncertain enviroments），其最终是为了 适应（fitness）。昆虫的生态对策生活史对策种群对策个体对策1）昆虫的生活史对策 (Life history strategies)生活史对策是对环境季节性变化产生物候学的适应, 即用一定的生活周期

2、在时间上适应环境的季节性变化。是决定昆虫季节性活动及种群数量、猖獗程度的主导因素。昆虫生活周期的四个阶段:生 殖生长和发育休眠或滞育移动或迁飞大多数生活史特性都是相互密切联系的： 卵数和卵的大小呈负相关 雌虫存活率和产卵量呈负相关 迁飞和滞育对发育历期、内禀增长率的影响生活史对策 生态学遗传学生活史模式进化过程行为特点差别适应性差异选择过程 等位基因频率 基因表达规则 修改多基因结构 .研究生活史对策的实验方法 直接法 （选择实验 ）比较法 （联系环境 ）遗传变异相互作用、依赖程度不同环境种群 表型变异生活史特征行为特性差异遗传特性差异进化模式思考题1. 昆虫生态对策的概念？简述其主要的形式。

3、2. 简述昆虫生活史对策的特点及其意义。变态(metamorphosis)个体对环境不确定性反应之灵活性个体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）昆虫的个体对策 (Individual strategies)1.增节 (Anamorphosis)：原尾目2.表变态(Epimorphosis) 弹尾目、缨尾目、双尾目3.原变态(Prometamorphsis) 蜉蝣目4.不全变态(Incomplete）：直、螳螂、蜚蠊、革、等、半等5.全变态(Complete )： 脉翅、鞘翅、鳞翅、双翅、膜翅目等a. 形态对策变态(metamorphosis

4、): 胚后发育过程中从幼期状态转变为成虫状态的现象。分无翅亚纲中的增节变态、表变态；有翅亚纲中的原变态、不全变态和全变态等多型性现象(multimorphosis)：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, 并且受到基因型多样性的控制。a. 形态对策例: 蚜虫：有翅、无翅；飞虱：长翅、短翅；蝗虫：群居、散居等贝氏拟态：与不可食物种(the model）相似的物种(the mimic)，比较常见。 如北美黄斑凤蝶(the model)及其mimics: 北美黑凤蝶、北美乌樟凤蝶等缪氏拟态：比较少见。由一组不好吃的物种分享相同警戒信号而共同获利。如黄、泥蜂属等幼虫同

5、红棒球蝶灯蛾幼虫相似。学会了避开某种蜂的鸟总是避开其他蜂和蛾, 避开这种灯蛾的鸟也总是尽量避开这些蜂。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. 形态对策a. 形态对策攻击性拟态：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（migration）: 空间上逃避对策，不仅是逃避不良的环境, 而且还主动去开发暂时的环境表型问题：何种条件下起飞或降

6、落? 飞行距离或多长的时间?影响因子：光周期；食物和温度；风；b. 行为对策亲代关怀(parental care);护幼、利他、自残(cannibalism)滞育(diapause): 时间上的逃避对策，滞育生态生理特性构成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：滞育的深度, 滞育时间的长短，调节机理休眠 (Dormancy)c. 生理对策生殖（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？）不确定环境条件下：迁移和滞育：逃避不利环境, 在有利生境中定殖；

7、都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。此外还可能跟环境温度、湿度、食物等有关。在适宜环境下：行为和生理协同演化，以使在新生境里持久生存，具备复合的适应性：坚持能力：种群的尽早繁殖、快速繁殖有关扩散能力：较大体形, 较快发育速率, 产较大卵等特征有关生理对策和行为对策往往密不可分共生微生物, 使昆虫能够取食死亡的或木质化植物组织Drosophila 幼虫可以吃仙人掌的腐败球囊中的酵母菌, 葱地 种蝇可以吃植物病斑中的分解纤维素的细菌。进化结果是植食性昆虫在自己的肠道中培养酵母菌或细菌。 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基 酸和蛋白质，而且可以合成维生素

8、和甾醇。它们广泛地存在于 鞘翅目、同翅目和异翅目昆虫体内。d. 其他对策利用植物毒素马利筋含有哇巴因烯内酯和强心苷, 对许多昆虫有毒, 而某些蝗虫、斑蝶、蝽类和天牛能够取食这种植物。昆虫克服了寄主化学防线, 可利用其对付捕食者。如斑蝶体内的植物毒素为天敌的次生拒食剂；但体内毒素超出了耐受限度, 则可能会造成斑蝶不良的生理反应，自毒现象 思考题1. 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。3. 简述昆虫形态、行为、生理对策间的联系。 r- r-对策和对策和K-K-对策对策r-, K- 对策：环境的稳定与不稳定。体现了能量分配原则r-K对策连续：如日本蝶, 春天在山谷杂草

9、, 产卵率高, 卵粒小, 死亡率高, 发育快, r-对策。夏季迁移到干旱山坡，食性很杂、产卵率很低、卵粒大、子代成活率高、发育缓慢，k-对策。3）昆虫的种群对策 (Population strategies)各种形态、行为、生理对策, 均因种群的遗传对策, 都是多基因控制的, 即是由两个以上位点的基因作用的结果。对许多种昆虫, 如棉红铃虫、桃蚜、美洲棉铃虫、云杉卷叶蛾、丽蝇等，滞育的遗传为多基因方式, 但对有些物种不涉及性连锁, 有些则是伴性遗传的。 种群的遗传对策种群的遗传对策-多基因控制对策多基因控制对策在昆虫的社会性行为中, 具有职能分化、利他、占空(territory)、自残(cann

10、ibalism)等行为对策。社会性行为对策社会性行为对策卵幼虫蛹成蚁(1-6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6-10天9-15天群落10-50万只工蚁蚁、 100-200只雌蚁蚁及蚁蚁后思考题1. 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。3. 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, 我们在害虫防治实践中就越懂得如何采取我们的对策。2. 害虫防治对策的宏观生态学基础每个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绝率共同调节的结果。岛性强度(insularity)：隔离强度的；面积

11、岛屿岛屿生态学生态学(Biogeography and Insular Ecology)(Biogeography and Insular Ecology)岛屿为一个广义概念, 如森林中间的一块空地, 田野里某种作物等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。 在稻田不同生境中, 昆虫多样性和均匀度最高的是田埂杂草, 最低的是早稻田。生物物种的环境异质性。因此，适当地保存一定量的田埂及田边杂草, 为稻田害虫天敌提供一个良好过渡基地, 从而才能更好地发挥它们在综合治理中的作用。 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构、功能和变化。主要考虑:i) 空间异质性的发展

12、和动态ii) 越过异质性景观的相互作用和交换iii) 空间异质性对生物过程和非生物过程的影响iv) 空间异质性的管理景观生态学景观生态学(Landscape Ecology)(Landscape Ecology)景观结构是指在景观中镶嵌的缀块的大小、形状、排列。或称为景观的空间格局。景观功能指组份之间的相互作用, 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。在景观生态学中“尺度“的概念很重要。全球生态学全球生态学(Global Ecology)(Global Ecology)天气模型病虫害测报模型“害虫、病害、杂草的变化”

13、：全球变化的指示物大气CO2 水平：作物的生理特性如C:N比和次生代谢物直接影响有害生物间接影响有害生物农业景观农业景观多样性对多样性对 小菜蛾的小菜蛾的调控效应调控效应及机理及机理 小菜蛾是全球分布最广、为害最重的十字花科蔬菜害虫（小菜蛾是全球分布最广、为害最重的十字花科蔬菜害虫（全世界只要有种全世界只要有种植十字花科蔬菜的地方，就有小菜蛾的发生和危害）植十字花科蔬菜的地方，就有小菜蛾的发生和危害）。科学意义与研究背景科学意义与研究背景小菜蛾的分布小菜蛾的分布 （浅红色）（浅红色） 在我国各省区均有分布，尤其在南方沿海地区和长江流域发生频繁，在我国各省区均有分布，尤其在南方沿海地区和长江流域

14、发生频繁，为害严重，难以控制，常年减产为害严重，难以控制，常年减产20%-50%20%-50%。科学意义与研究背景科学意义与研究背景小菜蛾在中国的分布小菜蛾在中国的分布轻度危害区轻度危害区中等危害区中等危害区严重危害区严重危害区减少使用化学农药和 提高蔬菜安全生产水平小菜蛾的非化学控制生境管理生物防治小菜蛾生态控制技术体系迷向防控经过近经过近2020年的研究年的研究，建立，建立了以了以生境管理、生物防治、迷向防控生境管理、生物防治、迷向防控为主的生态控制技术体系，极大地减少了农药用量，提高了防控效能。为主的生态控制技术体系，极大地减少了农药用量，提高了防控效能。E EL L低低L高P PA A

15、寄生蜂捕食性天敌捕食性天敌Bt病毒病毒科学意义与研究背景科学意义与研究背景小小 菜菜 蛾蛾套种对小菜蛾种群动态影响套种对小菜蛾种群动态影响8 12 16 20 24 28 32 36套种对小菜蛾天敌丰富度影响套种对小菜蛾天敌丰富度影响大蒜小白菜科学意义与研究背景科学意义与研究背景 在福建内陆山区、沿海平原和岛屿等不同农业景观下小菜在福建内陆山区、沿海平原和岛屿等不同农业景观下小菜蛾的发生世代数、危害程度和天敌丰度等存在明显差异；蛾的发生世代数、危害程度和天敌丰度等存在明显差异； 多样化作物系统可延长小菜蛾幼虫发育历期，降低小菜蛾多样化作物系统可延长小菜蛾幼虫发育历期，降低小菜蛾的世代数量、羽化

16、率和产卵量，有利于提高天敌丰富度和的世代数量、羽化率和产卵量，有利于提高天敌丰富度和丰盛度，增强菜田天敌对害虫的自然控制效能；丰盛度，增强菜田天敌对害虫的自然控制效能； 由此可见，我们需要改变害虫防治的理念、策略和方法。由此可见，我们需要改变害虫防治的理念、策略和方法。2020多年来，我们在研究过程中发现：多年来，我们在研究过程中发现：More natural enemiesFewer pestsPlant diversity田块系统景观化学防治化学防治持续控制持续控制 综合治理综合治理1950s1950s1970s1970s消灭单种害虫：治早、治少、治了消灭单种害虫：治早、治少、治了防治多种害虫：经济、安全、有效防治多种害虫：经济、安全、有效目标目标: : 安全、有益、持续安全、有益、持续 抗性抗性/ /残留残留再增猖獗再增猖獗科学意义与研究背景科学意义与研究背景生态治理生态治理科学意义