昆虫生态学概述教学

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1、第五章 昆虫生态学概述,第一节 生态学概述 第二节 昆虫与环境 第三节 昆虫种群与种群系统 第四节 昆虫生命表与种群动态数学模型 第五节 生态系统与农业生态系统,第一节 生态学概述,一、生态学的定义 二、生态学的研究对象与分支 三、学习昆虫生态学的意义,第一节 生态学概述 一、生态学的定义 1、生态学是研究生物在其生活过程中与环境相互关系的科学。 （1866年，德国动物学家Haeckel首次为生态学下了一个定义） 2、生态学是研究生态系统和功能的科学（美国生态学家Odum（1956）1977年又提出生态学是“综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学”。 3、生态学是研究生命系统与环境系统之间相

2、互作用规律及其机理的科学（中国生态学家马世骏1980） 不同的生态学定义体现了生态学的不同发展阶段的特点，强调了生态学不同的发展分支与方向。,二、 生态学的研究对象与分支 生物与环境相互联系、相互作用，构成统一的整体，现代生态学称之为生物系统(biosystem)。在生物系统中，生物内在的遗传特性与环境因子作用的对立统一，决定生物的盛衰。在生物学研究中，人们把研究的生物对象分成不同的层次。 从微观到宏观排列成生物系列，即：基因细胞器官有机体种群群落。 由各个生物层次和与之相互联系、相互作用的生物、非生物环境共同构成一系列的生物系统，即基因系统一细胞系统器官系统有机体系统种群系统一生态系统（图2

3、91）。,目前，生态学主要研究有机体以上的层次，即种群（population）、群落(biomass)、种群系统(population system)和生态系统(ecosystem)。 在现代生态学的研究中，也有以单个有机体、器官、细胞乃至基因作为研究对象的，但其目的仍然是要阐明生物群体与环境的相互作用机理与规律。,根据研究对象的组织层次，可将生态学分为 分子生态学（mo1ecular ecology） 个体生态学（autecology）或生理生态学（physio1ogical eco1ogy） 种群生态学（population eco1ogy） 群落生态学（community ecology

4、） 生态系统生态学（ecosystem ecology） 全球生态学（g1obal ecology）。,根据研究对象的生物学类群，可将生态学分为 动物生态学（animal eco1ogy） 植物生态学（plant eco1ogy） 微生物生态学（microbial ecology）等。 各大类群下还可逐渐细分，如动物生态学中可细分为 哺乳动物生态学（mammalian eco1ogy） 鸟类生态学（bird ecology） 昆虫生态学（insect eco1ogy）等。,根据研究对象的生境，可将生态学分为 陆地生态学（terrestrial ecology） 海洋生态学（marine eco

5、logy） 淡水生态学（fresh water ecology） 草原生态学（grass1and ecology） 沙漠生态学（desert eco1ogy） 岛屿生态学（island ecology） 太空生态学（space ecology）等。,根据研究对象生命现象的本质，可将生态学分为 数学生态学（mathematical ecology） 化学生态学（chemical ecology） 物理生态学（physical ecology） 行为生态学（behavioral ecology） 能量生态学（energy ecology） 进化生态学（evolutionary ecology）等。

6、,根据研究对象的应用方面，可将生态学分为 农业生态学（agricultural ecology） 森林生态学（forest ecology ） 资源生态学（resoures ecology） 环境生态学（environmental ecology） 污染生态学（po11ution ecology） 城市生态学（urban ecology） 工程生态学（engineering ecology）等。,三、 学习昆虫生态学的意义 昆虫生态学是昆虫学的一个分支，是研究昆虫与环境相互作用机理与规律的科学。与普通生态学相应，也可根据研究对象的组织水平、分类类群、生境、涉及学科等分成若干分支。如 昆虫分子生

7、态学 昆虫个体生态学 昆虫数学生态学 甲虫生态学等。,昆虫生态学的研究在生产实践上具有重大的实践意义。例如： 1、害虫的发生期和发生量预测与生态学的研究密切相关 2、植物捡疫对象的决定与害虫种群生态学研究是不可分割的 3、用于防治害虫的垦荒、轮作和农业技术措施生物防治方法是生物4、群落、种间关系研究结果的实际应用 5、化学防治方法如果不注意与天敌的保护相协调，亦可能出现不良的效果 6、益虫(或害虫)的饲养也只有在了解种群的生态要求的基础上，给予适合的生态条件，才能达到最高的产量。都离不开生态学的研究基础。,20世纪60年代以来随着全球工业化步伐的加快和医疗条件的改善，出现了“人口爆炸、环境污染

8、、资源枯竭、能源短缺”等世界性问题，涉及到人类的生死存亡，威胁到人类的未来，引起了全社会对生态学的关注。例如，1939年滴滴涕的合成与应用曾一度使害虫防治出现了“奇迹”，用少量的滴滴涕就能有效地杀灭大量的害虫。此后，新的化学农药不断涌现，农药总用量逐年上升。不久，新的“奇迹”出现了：害虫产生了抗药性，一些次要害虫突然暴发成灾，同时蜜蜂、鱼、鸟和许多野生动物等因农药残留而成为无辜的牺牲者，鸟语花香的世界逐渐变得沉闷单调，人类的健康受到威胁，人类的生活环境日趋恶化。1962年卡尔逊寂静的春天一书的出版引起了人们对环境污染的普遍关注，人们不得不用生态学的眼光审视化学防治及其他防治方法。化学农药引起的

9、环境污染和食物安全等一系列问题的解决都必须建立在深入的昆虫生态学研究之上。因此，在植物保护专业工作中，昆虫生态学是应该重视的基础之一。,第二节 昆虫与环境,一、环境与生态因子 二、气候因子 三、生物因子 四、土壤因子 五、昆虫的地理分布,第二节 昆虫与环境 一、环境与生态因子 （一）环 境 环境(environment)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。 生态学中的环境总是针对某一特定的生物的，如昆虫生态学中的环境是对某种或某类昆虫而言。,环境有大小之别，大到宇宙，小到基本粒子。根据环境范围的大小可以把环境分为 大环境(macroenv

10、ironment) 小环境(microenvironment) 内环境(inn曰environment)等。 大环境又可分为 宇宙环境(pace envir。nment) 地球环境(810bal environment) 区域环境(re8Zonal environment)等， 大环境常常影响着生物的分布、化性、种群的周期性大变动，而小环境和内环境则影响生物的生存质量和数量变化。对昆虫而言，环境的类型对种群动态的影响差别很大，在进行生态学研究时要进行全面分析。,（二）生态因子作用的特点 生态因子(ecological factors)是指环境中对其一特定生物体或生物群体的生长、发育、生殖、分布

11、等有直接或间接影响的环境要素。影响昆虫的主要生态因子有气候、生物、土壤等几大类。 生态因子作用的一般特征有以下几点： 1、综合性 2、不等性 3、不可替代性 4、补偿性 如棉铃虫危害棉铃 5、限制性 6、阶段性 如光周期对滞育性昆虫的作用,二、气候因子 （一）温度对昆虫生长发育的影响 1、温度的变化可以加速或抑制代谢过程。 2、昆虫的体温随着环境温度的变化而改变，同时体内的各种代谢过程也改变了速度。 3、在一定的温度范围内，外界温度上升，昆虫的体温也相应上升；外界温度下降，昆虫的体温也相应下降，保持着与外界温度相接近的水平。 4、昆虫并不是完全没有调节体温的能力。当温度偏高时，昆虫的体温比外界

12、温度稍低；当温度偏低时，昆虫的体温比外界温度稍高。这是常见的现象。,1、温区的概念 为了便于说明温度对昆虫生命活动的作用，可以假定把温度范围划分为下列5个温区（图303）。 1）致死高温区 该温区的温度一般为4560。在该温区内，昆虫经短期兴奋后即行死亡。这是由于高温室接破坏酶的作用，甚至蛋白质亦受到破坏。这个破坏过程是不可逆的，高温引起有机体的损伤是不可能恢复的。 2）亚致死高温区 该温区的温度一般为40一45。在该温区内，昆虫各种代谢过程的速度不一致，从而引起功能失调，表现出热昏迷状态。如果继续维持在这样的温度下，亦会引起死亡。在这种情况下的死亡决定于高温的程度和高温的持续时间。 3）适温

13、区 该温区的温度一般为840。在该温区内，昆虫的生命活动正常进行，处于积极状态，因此，该温区又称有效温区或积极温区。在适温区范围内，不同种类昆虫有本身的最适温区。在最适温区内，体内的能量消耗小，死亡率低，生殖力大。有些学者又把该温区分为3个亚温区。,（1）高适温区 该温区温度一般为30一40，其最上限称昆虫的最高有效温度。环境温度越接近最高有效温度，越不利于昆虫的发育和繁殖。 （2）最适温区 该温区温度一般为20一30，在此温区内，昆虫的能量消耗最小，死亡率最低，生殖力最大，但寿命不一定最长。 （3）低适温区 该温区温度一般为820，在此温区内，随着温度的下降，发育变慢，死亡率上升；其最低限叫

14、最低有效温度，高于此温度昆虫才开始生长发育，所以，最低有效温度又叫发育起点温度或生物学零点。 4）亚致死低温区 该温区的温度一般为-10一8。在该温区内，体内各种代谢过程不同程度减馒而处于冷昏迷状态。如果继续维持在这样的温度下，亦会引起死亡。在这种情况下的死亡决定于低温的强度和低温的持续时间。若经短暂的冷昏迷又恢复正常温度，通常都能恢复正常生活。,5）致死低温区 该温区的温度一般为-40-l0。昆虫体内的液体析出水分结冰，不断扩大的冰晶可使原生质遭受机械损伤、脱水和生理结构受到破坏，细胞膜受到破损，从而引起组织或细胞内部产生不可复原的变化而引起死亡。 一些昆虫在冬期低温来临之前，生理上起了明显

15、的变化，体液结冰点下降，形成忍耐体液结冰的生理机能，甚至能在部分体液的水分已经析出结成冰晶，虫体僵硬的状态下渡过整个冬期，不但没有引起死亡，而且由于体内代谢水平下降，贮存物质消耗相对减少，从而保持着充沛的生命力。 各种昆虫种群的温区范围是不同的，而且各有不同的生理特点。同时，昆虫在不同温区内的反应，还很大程度决定于种群的生理状态。,2、适温区内温度与生长发育速度的关系 在适温区内随着温度的提高而生长发育速度加快，这是温度与生长发育速度关系的总趋势。在生态学上常常应用发育历期或发育速率作为生长发育速度的指标。发育历期就是完成一定的发育阶段（一个世代、一个虫期或一个龄期）所经历的时间，通常以“日”

16、为单位；发育速率则是在单位时间（如“日”）内能完成一定发育阶段的情况。两者的关系为： V1/N 温度与发育历期（N）或发育速率（V）关系的总趋势可用下列模式曲线(图304)表示。从图中可以看到，温度与发育历期的关系为一曲线（N）；温度与发育速度的关系为一直线（V）。,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l0，化学反应速度随着增加两三倍。用公式表示为： Ql023 范特荷夫应用这个公式来解释温度与化学反应速度的关系（实际上化学反应速度与温度的关系并不一定按照这个公式的关系进行）。一些早期的生态学者常常引用这个定律来说明温度与昆虫生长发育速度的关系。用公式表示为： Q10K（常数）,这个公式所表达的内容与上述的温度与发育历期及发育速率关系总趋势的模式曲线是相似的。但许多种类昆虫