第二章昆虫生物学特性第一节昆虫

第二节森林昆虫种群及其动态种群(population)概念：是种(species)下的分类单元，是指在一定的生活环境内、占有—定空间的同种个体的总和。种群是物种在自然界存在的基本单位。种群是生物群落的基本组成。也是生态学研究的基本单位。种群具有：1、种的一般生物学属性(如形态结构、生活方式、遗传性相同，以及与其它种存在严格的生殖隔离)。2、群体自身的生物学属性，如出生率、死亡率、性比、平均寿命、年龄组成、基因频率、繁殖速率、密度及数量变动、空间分布、迁移率、滞育率等。但同—种的种群在长期的地理隔离或寄主食物持化的情况下、也会使同种种群之间在生活习性、生理、生态特性，甚至在形态结构或遗传上发生—定的变异。由于长期的地理隔离而形成的种群，称为“地理种群”或“地理宗”。由于以寄主食物为主而形成的不同种群，称为食物种群或食物宗(寄主宗)。如苹果绵蚜在原产地美国须在苹果和美洲榆两种寄主植物上完成其世代交替(其有性世代发生在美洲榆上)，但传入欧洲后，因无美洲榆而终于逐渐适应在苹果上完成世代交替，形成了两个不同的食物种群。（一）昆虫种群的结构和数量变动1、昆由种群的结构昆虫种群的结构即昆虫种群的组成，是指种群内生物学特性、对环境适应能力或生理特性互不相同的个体群在总体中所占的比例。其中主要是性比和年龄组配。1.1性比是指成虫或蛹雌性与雄性之比。或以雌虫率表示．大多数昆虫自然种群的性比为1：1左右，但常因为环境因素的变化，使种群性比发生变化。如食物不足、营养不良。可使性比明显变小；1.2年龄组配是指—个自然种群中昆虫各年龄组(如卵、幼虫、蛹、成虫)的相对比例或百分率；此外，由于一些昆虫具有多型现象而产生各种生物型，如有翅型和无翅型、长翅型和短翅型、群居型和散居型等，其在种群中的比例或百分率，也影响种群的变化。有时需要研究两种或两种以上的种群，特称为混合种群(mixedpopulation)。如在研究害虫生物防治或综合防治时，就需要考虑害虫和天敌等两种或两种以上种群的数量变动。2、昆虫种群的数量变动昆虫种群数量的变动主要取决于种群基数、繁殖速率、死亡率相迁移率。2.1种群基数（种群密度）种群基数(N)指前一代或前一时期某—发育阶段(卵、幼虫、蛹或成虫)在一定空间的平均数量，或指单位时间内昆虫的个体数。种群绝对密度：总数量调查（多用于脊椎动物或人口统计）或抽样调查，或标记重捕法即：在—定空间内，标记(如用喷涂颜料、示踪原子等方法)、释放、捕回成虫，按释放和捕回数量比来估计种群基数，其一般计算公式为：种群基数N＝(捕回成虫总量n×释放标记成虫量m)／捕回标记成虫量M。（林肯指数法，1950）标志重捕法：如在对某鼠的种群调查中，第一次捕获并标志了39只鼠，第二次捕获34只，其中有标志鼠15只。该种群数量为N，则N：39=34：15N=39×34／15=88（只）种群相对密度：单位时间内黑光灯诱集上代总量作为下代的种群基数或用有虫株率表示。2.2繁殖速率繁殖速率(R)是指一种昆虫种群在单位时间内增长的个体数量的最高理论倍数，它反映了种群个体数量增加的能力。繁殖速率的大小主要取决于种群的生殖力(出生率)、性比和一年发生代数。可以下式表示：R=[e*f/（f+m）]n式中e为单雌平均生殖力(产卵量)，m为雄虫数，f为雌虫数，n为一年发生代数。理论值为生理出生率，生态出生率为特定生态条件下的实际出生率。2.3死亡率(d)一般用在一定时间内种群死亡个体数占总数的百分率表示。种群的死亡率和生殖力(出生率)一样，是指在一定环境条件和时间下的种群死亡率，即生态死亡率(ecologicalmortality)，它是因时间、环境条件而变化的。也常用存活率(S)来表示环境因素对昆虫种群数量变动的影响，即S＝1一d。2.4迁移率昆虫种群的个体，尤以具翅成虫的活动性，常影响种群的数量变动。一般以迁移率(M)表示，迁移率为在一定时间内迁出个体和迁入个体数量差占总体的百分率。一般情况下种群无明显的扩散和迁移，其迁移率可视为零。（二）昆虫种群分布型昆虫种群分布型(distributionpatternofinsectspopulation)是指昆虫的个体在一定时间和空间内的分布形式。也称为空间格局(spatialpattern)和空间分布(spatialdistribution)。了解昆虫种群空间分布型，对正确制订调查方法和估计昆虫数量动态等有着重要意义。一般分为均匀分布、随机分布和聚集分布。1、均匀分布又称正二项分布(positivebinomialdistribution)。个体间保持一定的距离，分布均匀，在单位(样方)中个体出现的概率(P)与不出现的概率(Q)是完全或几乎相等的。2、随机分布又称泊松分布(Poissondistribution)。样本分布一般也是稀疏的和比较随机的，某个体的存在不影响其他个体的分布。3、聚集分布聚集分布是指种群内个体间互不独立。可因环境的不均匀或生物本身的行为等原因，呈现明显的聚集现象。总体中一个或多个个体的存在影响其它个体在同一取样单位中的出现概率。（三）昆虫种群生命表生命表(1ifetab1e)是指按特定的种群年龄(发育阶段)或生长时间，研究分析种群的死亡率(存活率)、死亡原因、死亡年龄等的一览表。生命表可分为3种类型，即特定时间生命表，适用于具有稳定年龄组配和世代完全重叠的昆虫种群的研究；特定年龄生命表，适用于世代离散的昆虫种群的研究；世代平均生命表，适用于世代半重叠的昆虫种群研究。常用的特定年龄种群生命表中的自然种群生命表的组建和应用。其一般包括以下各项：(1)虫期(发育阶段，x)，从卵期开始，按发育阶段顺序依次排列。也可根据一些昆虫种群数量变动的特点，设孵化期，或将几个幼虫龄期合为一个虫期。(2)在x虫期开始的存活数(12)，一般第1个虫期(卵期)的存活数最好折算为1000，以便于以后计算。(3)死亡原因(dxF)。(4)每一虫期内死亡数(dx)，应包括不同死亡原因下的死亡数。(5)死亡率(qn)。(6)存活率(sn)。最后分析下代种群数量动态趋势，或进一步分析影响种群数量动态的关键虫期和关键致死因素，为预测和防治提供依据。第三节生物群落和生态系统一、群落的定义和一般特征：生物群落(bioticcommunity；biocoenosis)是指一定地段或一定生境内各种生物种群构成的结构单元。生物群落这一名称的范围可广可狭，如稻田生物群落、苹果园生物群落等；或稻田昆虫群落、苹果园昆虫生物群落等；或稻田飞虱类群落、苹果园蚜虫群落等。生物群落的基本特征主要表现在：(1)物种多样性和稳定性群落多样性(diversityofcommunity)是群落中物种数和各物种个体数构成群落结构特征的一种表示方法。一般认为群落的结构越复杂，多样性越高，群落也越为稳定，群落多样性是比较群落稳定性的一种指标，在评价害虫综合治理的生态效益中有着重要的意义。(2)优势现象群落中各个生物成员在群落中的重要性不同。如常常一个或几个优势种可能决定群落的特征。(3)森林昆虫群落的结构包括空间结构、时间结构和营养结构。二、森林昆虫群落的结构1、空间结构：垂直结构和水平结构同一地域的同一群落都具有其时间和空间结构的特点。如一个森林群落常可以划分为乔木层、灌木层、草木层、苔藓、地衣层等；在同一植物上各种昆虫的生态位有所不同。2、时间结构：昼夜节律、季节动态和演替引起生物组成的变动。群落随时间而变化的动态特征，称为群落演替。群落演替的速度因群落的组成和环境变化的幅度而不同，有的几年，有的几十年甚至几百年才能出现。3、营养结构：食物链和食物网、营养级。第四节昆虫地理分布世界动物地理分区概述：世界共分六大动物地理区域，它们是：新北区，主要是北美各国；古北区，包括欧洲和亚洲北部、非洲北部；东洋区，包括亚洲南部各国；新热带区，主要指南美和中美；非洲区[热带区]，包括非洲、马达加斯加及其附近的岛屿；澳洲区，包括澳大利亚及其附近岛屿。第五节生物多样性与森林害虫控制生物多样性的概念生物多样性是指生态系统内现存的相互作用的植物、动物和微生物物种的总和；或指生命的种类及其过程，包括所有的有机体的种类、它们间的遗传差异及相关的群落和生态系统，多样性各个生物阶元（物种、生态系统等）的数量及相对频率。生物多样性包括不同的组织层次，即遗传多样性、物种多样性、群落或生态系统多样性2、生物多样性的测度（1）BergerParker优势度指数：I=Nmax/NT其中Nmax为优势种群数量，NT为全部种群数量（2）Shannon-Wiener多样性指数：H=-∑Pi·logPi（I=1,2,3,……s）其中Pi为第i种的个体数与总个体数的比值；S为物种数（3）均匀度指数：E=H/Hmax=H/lns其中：E为均匀度，H为多样性指数，lns为种类数，s取自然对数，个体总数N＝∑ni（4）丰富度指数Pi=Ni/N其中：Ni为第I类群个体数，N为个体总数（5）Sorenson相似性系数：Cs=2j/(a+b)式中：j为两个群落或样地共有的物种数；a和b分别为样地A和样地B的物种数第六节害虫的预测预报害虫的预测预报也就是要预先掌握害虫发生期的迟早，发生量的多少，对植物危害的轻重，以及分布、扩散范围等。害虫的预测预报工作是进行害虫综合防治的必要前提。只有对害虫发生为害的预测预报做得及时、准确，才能正确地拟定综合治理计划，及时采取必要的措施，经济有效地压低害虫的发生数量。一、预测预报的类型就测报期限的长短可分为短期测报、中期测报和长期测报。1．短期测报一般仅测报几天到10多天的虫期的动态。根据害虫的前一虫期推测下一虫期的发生期和数量，作为当前防治措施的依据。2．中期测报一般都是跨世代的，即根据前一代的虫情推测下一代各虫期的发生动态，作为部署下一代的防治依据。期限往往在一个月以上。3．长期测报是对两个世代以后的虫情测报，在期限上一般达数月，甚至跨年。就预测预报内容来分，可分为发生期预测、发生量预测和分布蔓延预测。1、发生期预测是指昆虫某一虫态出现时间的预测。发生期预测在害虫防治上很重要。2、发生量预测就是预测未来害虫数量的变化。3、分布蔓延预测根据害虫生物学特性及适生环境指标，结合气象等生态因子数据。预测可能分布蔓延范围。就是预测分布区和发生面积。二、预测预报方法（一）期距法：各虫态出现的时间距离，简称“期距”。即昆虫有前一个虫态发育到后一个虫态，或前一个世代发育到后一个世代经历的时间天数。1．诱集法：盛期→下一盛期。2．饲养法：平均历期3．调查法：用实际调查数据进行期距预测。始期指某虫态百分率20%的时间，盛期指达50%的时间，末期指达到80%的时间。如某鳞翅目害虫：化蛹百分率=（活蛹数+蛹壳数）/（活幼虫数+活蛹数+蛹壳数）×100%羽化百分率=（蛹壳数）/（活幼虫数+活蛹数+蛹壳数）×100%化蛹盛期与羽化盛期的时间间距，就是蛹的历期。（二）物候法就是根据自然界的生物中，某些物种对于同一地区内的综合外界环境条件有相同的时间性反应。如：一种害虫的某一虫期和它的寄主植物在一定生长阶段同时出现，这样我们就可以根据寄主某一发育期的出现来预测害虫的发生期。（三）积温法就是利用有效积温法则进行测报的方法，（如前述）（四）气候图法可用于害虫的分布预测和数量预测，（如前述）（五）形态指标法根据生物有机体与生活条件统一的原理，外界环境条件对昆虫的有利或不利，在一定程度上反映在形态和生理状态上。因此可以利用害虫的形态或生理状态作为指标来预测害虫未来数量的多少。如在华北地区，棉蚜蚜群中当有翅成蚜和若蚜占蚜量的38-40%左右时，在7-10天后将大量扩散迁飞。（六）种群数量估计法——生命表一般来说，生命表可定义为是与年龄或发育阶段有联系的某种群特定年龄或时间的死亡和生存的记载。昆虫生命表即：采用田间系统调查或一定条件下的室内实验，系统观察并以一定的表格形式，记录某一种群在各年龄或发育阶段的死亡数量、死亡原因和成虫阶段的繁殖数量。记载：虫期（x）、起始存活数（Lx）、死亡原因（dxF）、死亡数（dx）、死亡率（100qx）、下代的