昆虫的多样性研究及其利用现状

昆虫的多样性研究及其利用现状作者：姜永泽专业：森林培育班级:2015级学号：S20154010指导教师：郝建锋摘要：昆虫多样性的保护和昆虫是自然界中种类最多的动物，在生态系统中具有重要的作用，但是昆虫在生物多样性保护中没有受到应有的重视。本文综述了保护昆虫多样性的重要性，昆虫多样性的研究现状，昆虫多样性的保护和利用对策。关键词：昆虫多样性；保护和利用TheResearchandutilizationofinsectdiversityJiangyong-zeSilvicultureofFoestryColledge2015S20154018Tutor:Haojian-fengAbstract：Insectshavemorespeciesthananyotherclassofanimalandplayanimportantroleinecosystemsbutareoftenoverlookedinbiodiversityconservation.Thispaperdiscussedtheimportanceofconservationofinsectdiversity,thePresentsituationandtheexistingproblemsofinsetdiversity,andthestrategiesforconservationofinsetdiversity.Keywords：insectdiversity;conservationandutilization.昆虫是自然界中种类最多的动物，在全世界约140万种已定名的生物中，昆虫约为75万，占54%，而据估计昆虫总的种数，100万到300万。昆虫虽然个体很小，但是种类繁多。它们不仅可以作为农作物的传粉者和有害生物的天敌，而且可以作为人类的重要资源加以利用，它们在维持生态平衡、生物防治、农业生产、医药保健和作为轻工原料等方面起着重要的作用[1]。然而人口的迅猛增长和人类活动的加剧，导致自然环境日益恶化，生态系统遭到破坏，从而使得生物多样性受到严重的威胁。目前，昆虫资源的开发利用及其产业化已成为相关学科研究的热点之一。1昆虫的多样性的研究背景随着世界经济的高速发展，人类已面临各种资源危机。其中蛋白质资源短缺已是当今世界，特别是发展中国家普遍存在的问题。我国是一个人口大国，蛋白质资源短缺状况尤其严重。目前我国人均膳食中动物性蛋白质的摄取量与世界水平相去甚远，仅相当于经济发达国家的1/5～1/8。2昆虫的利用方式人类从丰富的昆虫资源中直接或间接的获得资源，从而转换为益于人类的价值。其虫体本身开发产物可广泛应用于机械、电子、军工、日用化工、食品、饲料、医药、造纸、农业等行业[2-5]。从原始社会至今，人们利用昆虫资源的方式也趋于多元化，同时也趋于复杂化。主要涉及食品、药品、工业、生物防治、仿生科技等领域。2.1昆虫与传粉根据前人的估计，在全部昆虫中大约有50%是植食性的，其中取食花粉和花蜜的昆虫都是专食性的[6]。经过几百万年的协同进化，传粉昆虫与显花植物形成一种互利的特殊关系，即昆虫在采食花粉和花蜜的同时，为植物起了传粉授精的重要作用在显花植物中，85%属于虫媒植物，自花授粉和借风传粉的各占5%和10%。以花粉和花蜜为食的昆虫，如蜂类、蝇类、蛾类和蝶类等，它们经常出没于花丛，为植物传粉，是粮食、蔬菜、瓜果、牧草增产的重要媒介，为人类创造了大量财富[7]。目前，我国已利用的主要的传粉昆虫有蜜蜂、切叶蜂、壁蜂和熊蜂[8]。美国利用蜜蜂传粉获得的增产价值是蜜蜂产品价值的130多倍。2.2昆虫与食品2.2.1国内昆虫食品开发我国食用昆虫的历史相当久远，但对昆虫食品的产业化研究起步较晚，现已开发出上百种昆虫产品。近几年，湖南农业大学已研制出保健虫茶“三叶虫茶”[9]。华中农业大学以蝇蛆血淋巴为原料研制出了“力诺健之素”等产品。陕西省粮食学校研究黄粉虫食品2种。江南大学和和无锡格瑞生物资源联合研究所研制成功福贝儿(FBI)蝇蛆活性蛋白产品。山东农业大学和泗水县大发昆虫开发有限公司开发的“昆虫鸡蛋”具有营养价值高、绿色安全等特点。2.2.2国外昆虫食品开发有食虫大国之称的墨西哥已验证了2300余种潜在营养型昆虫[9]，其中已产业化的昆虫有60多种。西德年产食用昆虫约8000吨。1992年，日本昆虫商品贸易额已达2600亿日元。1989年，美国德克萨斯州昆虫食品产值达5000万美元[10]。法国、澳大利亚等都相继建立了昆虫食品加工公司[4]。此外，新近也有尼日利亚、巴西和马来群岛食用昆虫营养价值分析的报道[11-14]。2.3昆虫与医药昆虫可作为中药加以利用，能入药的昆虫有上百种。2.3.1古代昆虫药用价值开发李时珍的《本草纲目》中记载的药用昆虫有73种，后来在赵学敏的《本草纲目拾遗》中又补充了11种[15]。昆虫作为医药给人类带来的好处是很多的，用它们可以治疗多种疾病，特别是癌症和一些疑难杂症。例如，芫菁科昆虫体内含有芫菁素，在外科上是发泡剂，内服则有利尿等功能；鳞翅目幼虫被真菌寄生后生成的子实体“冬虫夏草”有保肺益肾、化痰止咳之功；白僵蚕可治中风失音；蜂毒具有抗癌作用和治疗类风湿、肩周炎、脉管炎等多种疾病。2.3.2现代昆虫药用价值开发现代已应用的药用昆虫大约有200种。现代药理学证实，班蝥素及其衍生物甲基班蝥胺等对治疗原发性肝癌疗效显著[13]。蜣螂提取物以及凝集素、免疫蛋白、免疫肽、酚氧化酶、抗菌肽等可用于广谱性抗菌、抗病毒、抗肿瘤细胞的药品开发[11]。Le等[14]报道，蝇蛆抗菌肽Hf-1对食源病原菌具有显著的抑制作用。Gong等[16]报道了从蚕蛹中生产的霍乱毒素B亚单位的胰岛素B链融合蛋白疫苗可有效抑制糖尿病的形成。美国生物学家们在研制上千种的昆虫提取物，试验治疗艾滋病、癌症、各种传染病和炎症等。此外，一些药用昆虫还具有促进有益微生物合成高价值代谢产物的作用。以及药用昆虫蜣螂和地鳖的提取物具有促进真菌灵芝多糖生物合成的作用[17-18]。2.4昆虫与工业我国不但是世界上最早开发利用昆虫资源的国家，而且也是目前最大的昆虫资源产业化国家。2.4.1昆虫资源的粗加工利用我国是最早养蚕的国家，养蚕业可以上溯到5000年前[19]。1993年，我国蚕丝产量就达76470吨，占世界总产量的72.26%。蚕茧产量在1994年达77.694万吨，占世界总产量的77.4%。白蜡作为我国特产，70年代中期年产量一度达700多吨，近年来由于价格原因，全国年平均产量降至100-200吨[20-22]。我国五倍子的生产从20世纪80年代后期开始逐步从单纯依靠野生资源转移到人工繁育，90年代初全国五倍子年平均产量为5000-7000吨。近几年年平均产量维持在4000吨左右。20世纪初我国引进了西方蜜蜂，应用现代养蜂技术，蜂蜜产量一直稳步增长，1997年蜜蜂饲养量为650万群，蜂蜜产量约为15万吨。另外我国每年还有上百万吨的速冻中华稻蝗出口日本，促进了我国经济的发展[21]。近几年产量在1000-1500吨之间。这个时期的资源的利用大多集中在资源的直接采集和直接利用。2.4.2新的资源昆虫及其产业当前，我国资源昆虫以传统养殖为基础，依靠现代生物技术，不断向广度和深度发展，在产业化道路上迈出了可喜的步伐，除资源昆虫虫体及其产物的传统利用外，随着生物防治研究的不断深人，利用天敌昆虫和病原微生物防治农林害虫所形成的生物农药产业发挥着不可替代的重要作用。在昆虫资源综合利用方面，以提取、合成和利用昆虫活性物质为龙头所形成的昆虫信息素、昆虫激素以及昆虫保健药品和食品的开发产业均初具规模[22]。随着高新技术的不断融人，当前正在兴起的与昆虫资源相关的基因工程，必将在资源昆虫的开发和利用方面带来新的革命，资源昆虫产业将进人以高科技、高效益为特点的多方位，多层次的开发和利用。2.5昆虫与生物防治生物防治是指利用寄主专一性很强的天敌将有害的病、虫、杂草等控制在经济损失允许的范围之内。很多害虫、病菌和杂草经常对当地生物多样性构成巨大威胁，而利用这些有害生物的天敌控制其危害，往往可以达到持续、高效、不污染环境的防治效果。在生物防治的实践中，昆虫天敌的应用通常有3种方式，即昆虫天敌引种，昆虫天敌的保护和利用，昆虫天敌的大量繁殖和释放。由于以虫治虫与化学农药防治相比大大减小了环境污染，因此，是一种很有应用前景的方法。天敌昆虫主要包括捕食性和寄生性天敌昆虫[23]。2.5.1国外利用昆虫进行生物防治的研究现阶段美国有70余家天敌昆虫公司生产销售40多种天敌昆虫，英国已有10多家天敌昆虫公司，其中英国作物生物保护有限公司(BCP)规模最大，可生产25种天敌昆虫，1995年营业额就已达104万英镑。德国的天敌昆虫产业蓬勃发展，已工厂化生产的30多种天敌昆虫远销世界各地[24]。2.5.2国内利用昆虫进行生物防治的研究我国在20世纪50年代开始从国外引进了澳洲瓢虫、日光蜂等多种天敌昆虫。60年代以来大量应用七星瓢虫、平腹小蜂、赤眼蜂等天敌昆虫防治害虫，均取得良好效果。我国已形成工厂化生产的松毛虫赤眼蜂和螟黄赤眼蜂[3,25]。70年代以来，开展赤眼蜂机械化繁殖技术的研究，并着重对主要害虫天敌资源进行了调查。80年代以来，利用各种生物防治技术防治农、林害虫等方面的研究迅速展开，使我国生物防治进人了新的发展阶段。我国天敌昆虫资源丰富，常见有捕食性天敌昆虫半翅目和脉翅目等。常见的寄生性天敌昆虫有膜翅目的姬蜂、茧蜂等[26]。除了天敌昆虫的引进之外，我国还引进了昆虫病原细菌、昆虫病原真菌、昆虫病原线虫和微抱子虫等，随着基础研究和理论研究的不断深人，利用天敌昆虫防治有害生物的范畴将会得到进一步的扩展。2.6昆虫与仿生昆虫种类繁多，形态结构与功能各异。某些昆虫精巧的身体部位结构是仿生学研究的一个重要内容。目前，世界上通过对昆虫触角、眼、翅等结构与功能的研究，已研制出了机器人等产品。如日本筑波大学神奇亮平博士已成功地研制出根据嗅觉寻找目标的机器人。有些昆虫复眼是一个极其精确的侦察和瞄准系统，比成吨重的电子跟踪系统还要灵敏，因而可以模仿昆虫复眼制造虫眼速度计，可装配于导弹和飞机上[27]。还有仿昆虫结构的工业材料开发，如太空中卫星的设计，也是仿甲虫的翅膀可收折的功能而产生；美国国防部甚至训练蜜蜂来担任搜寻地雷的任务。另外，昆虫脑神经机能与工业应用等研究内容，在未来可能取得重大突破，并应用于医学、军工等行业[27]。3昆虫资源开发利用存在的问题目前，昆虫资源的开发利用虽取得一定进展，但能产业化的仍是传统的资源昆虫，其他昆虫要产业化还有较大的困难。从国外的进展来看，就食用昆虫方面，大多也只是进行营养成分的分离和评价研究，昆虫资源开发方面基础研究还有待进一步加强[4]。我国在昆虫资源开发方面，总体进度仍较缓慢。目前，昆虫资源的开发利用虽然已不限于传统的资源昆虫，在诸如上述的各领域中有广阔的开发前景，但仍然存在诸多问题亟待解决。如缺少统一的行政管理机构和相应的科研协调体系；相关应用基础技术研究薄弱；许多昆虫的规模化养殖问题未解决，存在资源的不合理开发与可持续利用的矛盾；已开发产品未打出品牌，产品附加值低、产业化程度低、缺乏市场竞争力等。3.1生态系统遭受破坏，使众多物种濒于灭绝。过去由于缺乏保护生物多样性的意识，对生态规律认识不够，致使森林植被被破坏、栖息地丧失、小气候恶劣，使许多生物失去生存条件在农业生产过程中大量使用的杀虫剂会杀死一些非目标昆虫种类，造成昆虫生物多样性的下降。全球气候变暖也会打乱原有的食物链结构，进而改变昆虫栖息环境，影响到昆虫生物多样性。3.2缺乏足够的昆虫分类学家种类学家根据已经定名的物种数量及昆虫所占的比例计算，全世界每年应有2万多种昆虫灭绝。人们命名统计的昆虫总数远远滞后于昆虫的更替速度。3.3昆虫多样性的研究起步晚图1年份与出刊数昆虫多样性的研究是近些年才开展的业务，所以工作中缺乏一批高素质的研究队伍。现在昆虫多样性研究多是一些分类学家进行的，缺乏一些专门从事昆虫研究的学者，这也造成了昆虫多样性研究的随意性和