昆虫生态及预测预报

农业昆虫生态与预测预报AgriculturalInsectEcologyandForecast安徽农业大学植保学院昆虫教研室二零一零年十月EntomologyResearchLab.SchoolofPlantProtectionAnhuiAgriculturalUniversityOct.2003乔伊斯工作室制作MadeinWorkshopofJoyce目录•第一章生态学的基本概念•第二章种群•第三章群落•第四章生态系统•第五章害虫预测预报的类型•和常用方法•第六章害虫数理统计预测第一章生态学的基本概念•一、生态学的定义与发展•二、生态的研究对象•三、生态学的分科•四、生态学的研究方法生态学的定义与发展生态学是研究生物与其环境之间相互关系的科学。环境包括非生物环境和生物环境，前者包括温度、湿度、水、光照、空气及各种无机元素等；后者包括动物、植物、微生物及其它一切有生命的物质。生态学的发展动态有以下几个方面：1.研究方法从定性（描述）—实验—定量：2.研究对象从个体—群体—生态系统：3.协同进化论的发展：在种间相互作用影响下，不同物种间相关性状在进化中得以形成和加强的过程。Speight(1999)将协同进化分为对抗性协同进化（如植物与害虫）和共生性协同进化（如显花植物和传粉昆虫）。4.多学科相互渗透，分支学科不断出现；生态学研究对象：科学，包括生命科学在内，向两个相反的方向发展：一是微观，另一是宏观。生态学作为生物科学的基础之一，主要从宏观的方面探索生命的奥秘。生物的生态组织水平由小到大可分为：分子、亚细胞结构、细胞、组织、器官、器官系统、有机体、种群、群落、生态系统、生物圈。对上述生态组织水平人们的科学了解是递减的。生态学在每个生态组织水平上都有研究，但主要以有机体、种群、群落、生态系统甚至生物圈作为它的研究对象，而以种群、群落、生态系统为研究重点。生态学的分科依研究的生物类别分为------生物生态学、人类生态学、动物生态学、植物生态学、微生物生态学等。依环境性质分为------湖沼生态学、海洋生态学、草原生态学、森林生态学、沙漠生态学、山地生态学、岛屿生态学、农田生态学、太空生态学等。依生物的生态组织水平和研究内容分为------个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学、生理生态学、进化生态学、地理生态学、化学生态学、数学生态学、系统生态学等。在联系生产、医学等方面，又形成------农业生态学、工业生态学、资源生态学、环保生态学、流行病学等，常统称为应用生态学。生态学的研究方法：生态学是研究生物与其环境之间的相互关系及机理的科学，它的研究主要凭借三个方法：1.鉴定各种生物的分类技术2.野外观察3.野外和室内试验第二章种群•第一节种群的概念和结构•第二节种群参数和生态对策•第三节种群生命表•第四节种群动态的数学模型•第五节种间关系及其数学模型•第六节种群的空间分布•第七节种群密度及其估计方法•第八节种群调节理论种群的概念和结构一、种群的概念及其分析种群概念：在一定的空间内同物种有机体的集合。种群概念包括以下意义：1.种群是由个体组成的，但不等于个体的简单相加，从个体到种群是质的飞跃。如个体有：出生（死亡）、寿命、性别、年龄、基因型等；种群则为：出生率（死亡率）、平均寿命、性比、年龄组配、基因频率等。种群虽相当于个体的平均，但也是在种群水平上出现的新质。种群还有个体不具有的特性，如：数量、数量动态、空间分布型、扩散、聚集、密度调节能力、社群结构等。2.种群的概念既可以从抽象上也可以从具体上去应用。如抽象的：种群生态学；具体的：合肥地区小菜蛾种群。3.在自然条件下，种群是物种存在的基本单位，是群落和生态系统的基本单元，是益虫利用和害虫控制的具体对象。4.种群与环境之间可视为一个系统，它具有群体的信息传递、行为适应、数量反馈控制功能。二、种群的结构种群结构------种群中某些生物学特性互不相同的各类个体群在总体中所占的比例状况。主要包括：性比（sexratio)：大多数昆虫的自然种群雌雄的性别接近1︰1，当环境条件改变时，正常的性比会发生改变，如食物短缺时赤眼蜂雌性比例下降导致后代数量减少。能多次交配的昆虫性比不一定为1︰1。营孤雌生殖的昆虫，雄性个体只在特定时间出现，对这类昆虫在分析是可不考虑性比。年龄组配（age-distribution)：指种群内各年龄组的相对比例。年龄组配反映种群发育阶段和未来趋势。增长型：幼体比例高，种群可迅速增长；稳定性：具有大致均匀的年龄分布；衰退型：具有高比例的老龄个体。生物型（biotype)：某些昆虫具有多型现象如蚜虫有无翅型和有翅型、飞蝗有群居型和散居型、飞虱有长翅型和短翅型等。不同生物型的比例能反映种群未来的发展趋势。一、种群参数种群数量图决定种群数量的基本过程（自Krebs,1978）迁出迁入出生死亡二、出生率和内禀增长能力rm出生率是一个广义的术语，泛指任何一种生物产生新个体的能力。可定义为：在没有死亡发生及迁入迁出的情况下，在较短的时间间隔中初始个体数所增加的倍数。内禀增长能力是指生物的增殖潜能，可定义为：具有稳定年龄组配的种群，在食物的数量、空间和密度处于最优的情况下，在其它物种被排除下，在特定的温湿度、光照、食物质量的组合下，所得到的最大的瞬时增长速率。计算公式为：rm=lnR0/T其中，R0为世代增殖率或净生殖率,R0＝∑lxmx=Nt/N0T为世代平均长度,T＝∑lxmxX/R0X:年龄，lx:存活分数，mx;特定年龄出生率测定rm计算rm的假想数据xlxmxlxmxxlxmx01.0000011.002.02221.001.01231.0000040---一般来说，rm的大小与物种是常见种还是稀有种并没有什么关系，只是一种增殖潜能，在自然情况下不一定能够实现。如蝉、非洲象的rm很小，却是常见种，而许多低等动物rm很高，但数量并不多。影响rm的因素有（1）繁殖次数；（2）每次繁殖产生的后代数；（3）首次繁殖年龄。在大多数情况下，第（3）项的影响最大。三、死亡率和存活曲线死亡率可定义为在没有出生和迁入迁出的情况下，在较短的时间间隔中，初始个体数减少的比例。存活曲线表达种群死亡随年龄变化的一种方法。Pearl,R,(1928)以年龄为横坐标，以存活数对数为纵坐标，将存活曲线分为三种类型，如下：Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型年龄存活数对数四、迁入率和迁出率迁入率和迁出率统称迁移率，它影响着一定时空范围内种群数量的变动。昆虫的运动可以分为三种类型：（1)散布（Spread)：存在于一切物种中，是个体觅食或寻求其它需求时进行的运动，仅发生于适宜的环境条件内。（2）扩散（Dispersal)：为一个区域内一部分个体移至它处，而不顾后者的条件如何。（3）迁飞（Migration)：某些昆虫的成虫，在某一时期从虫源地区成群地、远距离地迁飞到另一地区繁殖生活。五、种群生态对策生态对策：指生物在进化过程中获得的对所处生存环境的不同适应方式。MacArtherandWilson(1967)提出：有利于发展较大的r值的选择称r-选择，有利于竞争能力增加的选择称为K-选择。从进化论的观点讲，生物适应不同栖境，朝着两个不同方向进化的对策，称为生态对策。r-选择的物种称为r-对策者，K-选择的物种称K-对策者。K-对策者主要特征：适应稳定的环境，其r值较小而K值相对较大，竞争能力强并使种群保持在平衡密度上下；个体大，世代长，出生率低，存活率高；通常有较强的防御和保护后代的能力；种群遭受过度死亡有灭绝可能。r-对策者主要特征：适应多变的环境，不断侵占临时性生境，密度经常激烈变动，迁移能力强；其r值较大而K值相对较小；个体小，世代短，出生率高，存活率低；很少有灭绝的可能。从极端的K-对策者到极端的r-对策者是一个完整连续的整体，称r-K连续系统。生态对策在害虫防治中的意义在生物防治上：就害虫而言，对极端的r-对策和K-对策害虫，生防的效果可能都不理想，少数例外，如捕食螨对叶螨。对大多数中间型害虫，生防的效果较好。就天敌而言，针对老害虫，以引进K-对策天敌为好；针对新害虫，以引进r-对策天敌为好。在害虫防治策略上：对典型的r-对策害虫，由于多为爆发性害虫，目前应采用药剂防治为主、生防为辅、抗虫品种为基础防治策略。对典型的K-对策害虫，由于其常常是在低密度下为害，且防御能力较强，应采用以耕作防治和抗虫品种为主，必要时进行药剂防治的策略。对中间类型害虫，采取以生物防治为主的防治策略。几种重要的r-害虫及其性状种类每雌产仔数世代时间为害性状豆卫茅蚜Aphiafabae1001-2周为害蚕豆、甜菜等多种作物家蝿MuscaDomestica5002-3周以有机排泄物为食小地老虎Agrotisipsilon15001-1.5月为害大多数作物幼苗种类每雌产仔数世代时间(月）为害性状舌蝿Glossinaspp.102-3人、畜锥虫病媒介苹果蠹蛾Cydiapomonella402-6幼虫为害苹果及其它水果羊蜱蝿Melophagusovinus151-2羊体外寄生几种重要的K-害虫及其性状一、生命表的类型生命表（lifetable)是描述种群死亡过程的一种方法。昆虫种群生命表通常可以区分为:特定年龄生命表（agespecificlifetable)特定时间生命表（timespecificlifetable)黑尾鹿自然种群生命表（TableandDasman1957)------特定时间生命表注：x:时间（年）；lx:各时间单位开始时存活数；dx:每时间单位中死亡数；qx:每时间单位中死亡率；Lx:＝Lx＝1/2（lx＋lx＋1）；Tx:Tx＝Lx＋Lx+1＋Lx+2＋……;ex:生命期望（期望寿命）。xlxdxx.dxQxLxTxex0-1100052626352673722902.31-24749714520442615533.32-337713734326330911273.03-4240752633132038183.44-516520901211556153.75-61451477971384603.26-713114911071243222.57-8117302252561021981.78-9873519840070961.19-105252494100026260.510-0------晚白菜上小菜蛾第三世代生命表（Ottawa,1967)------特定年龄生命表注：x:年龄阶段；lx:年龄开始时存活数；dx:年龄阶段中死亡数；dxF:死亡原因；100qx:死亡率乘以100；Sx:阶段内存活率。xlxdxFdx100qxSx卵（N1）1154未受精141.20.99幼虫（1期）1140下雨536470.53幼虫（2期）604寄生(M.plutellae)14023.2下雨7712.70.64预蛹387寄生(D.insularis)19851.20.49蛹189寄生(D.plutellae)5328.20.72蛾136性比（♀：40.1％）2719.90.80♀×2（N3）109光周期52.448.10.52正常♀×256.6成虫死亡48.185.00.15世代总和1145.599.3种群趋势指标（I）I＝N2/N1或I＝SESLSPSAP♀FPF二、生命表的数据分析世代存活率（SG)SG=N3/N1或SG＝SESLSPP♀×2二、生命表的数据分析关键因子分析（K）研究关键因子的几种主要方法：（1）图表法Ki=lgN—lgNSK=K1+K2+K3+…二、生命表的数据分析KK4K2K1K3关键因子分析（K）研究关键因子的几种主要方法：（2）回归分析法以Ki为自变量，以K值为因变量，分别求回归系数并比较二、生命表的数据分析关键因子分析（K）研究关键因子的几种主要方法：（3）决定系数（r2)法logI=logSE+logSL+logSP+logSA+logP♀+logF+logPF求logI与右边各项的相关系数（r）和决定系数（r2）二、生命表的数据分析种群控制指数（IPC)由庞雄飞（1990）提出，指被因