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      亞洲小車蝗飛行能力及其與種群密度的關(guān)系

      2012-03-13 07:16:56高書晶魏云山特木兒劉愛萍徐林波
      草業(yè)科學(xué) 2012年12期
      關(guān)鍵詞:飛蝗群居小車

      高書晶,魏云山,特木兒,劉愛萍,徐林波,王 寧

      (1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010; 2.赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院,內(nèi)蒙古 赤峰 024031;3.烏蘭察布盟四子王旗草原站,內(nèi)蒙古 烏蘭花 011800)

      亞洲小車蝗(Oedaleusasiaticus)是我國北方草原的主要優(yōu)勢種害蟲之一,也是農(nóng)牧交錯(cuò)地帶的重要經(jīng)濟(jì)害蟲,主要分布于內(nèi)蒙古、河北、甘肅和青海等省(區(qū))。亞洲小車蝗主要以禾本科植物為食,近年來持續(xù)爆發(fā)成災(zāi),一般占據(jù)整個(gè)蝗蟲種群數(shù)量的50%~60%,嚴(yán)重發(fā)生時(shí)能超過90%[1]。亞洲小車蝗的發(fā)生為害早,發(fā)生數(shù)量大,可致受害作物減產(chǎn)10%~30%,嚴(yán)重時(shí)超過50%,甚至毀種或絕收[2-3],對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)造成極大損失,因此,有效控制其發(fā)生和危害至關(guān)重要。

      亞洲小車蝗飛行能力很強(qiáng),近年來,亞洲小車蝗在大發(fā)生時(shí)常常出現(xiàn)聚集取食并且集體轉(zhuǎn)移的習(xí)性,曾有人觀察到其有遷飛現(xiàn)象,它不僅危害草原,而且群集式地在城市中心大量出現(xiàn),給人們的生活也造成了極大的困擾[4]。在非洲曾出現(xiàn)過塞內(nèi)加爾小車蝗(O.senegalensis)遠(yuǎn)距離聚集遷飛,一晚上可以遷飛350 km[5-6],亞洲小車蝗與塞內(nèi)加爾小車蝗同屬于斑翅蝗科小車蝗屬,因此其習(xí)性有可能相近。多種研究表明,亞洲小車蝗可能具有遠(yuǎn)距離遷飛的習(xí)性,多在夜間飛行且具有較強(qiáng)的趨光性[7-8]。目前,國內(nèi)對亞洲小車蝗的研究主要集中在發(fā)生規(guī)律、生態(tài)學(xué)以及防治方法等方面[9-10],有關(guān)其成蟲飛行能力的研究甚少,而且亞洲小車蝗是否有群居型與散居型的分化,種群密度對其飛行的影響,這些都未被研究過,明確這些問題的答案可為確定亞洲小車蝗的遷飛習(xí)性及進(jìn)一步研究其遷移擴(kuò)散規(guī)律奠定必要的基礎(chǔ),并為我國亞洲小車蝗的監(jiān)測預(yù)警和綜合防治提供重要的理論依據(jù),對完善和促進(jìn)昆蟲飛行生物學(xué)研究及遷飛學(xué)科發(fā)展等具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

      1 材料與方法

      1.1飼養(yǎng)方法 亞洲小車蝗試驗(yàn)種群于2011年采自內(nèi)蒙古四子王旗和阿拉善左旗,主要采集1-2齡蝗蝻,高密度種群主要選擇亞洲小車蝗大爆發(fā)和聚集危害地區(qū),一般500頭·m-2以上,低密度種群主要選擇亞洲小車蝗危害在防治指標(biāo)以下的零星發(fā)生區(qū),一般3~5 頭·m-2,經(jīng)室內(nèi)飼養(yǎng)到成蟲后作為試驗(yàn)蟲源。高密度種群放入80 cm×80 cm×80 cm的籠中群體飼養(yǎng),每籠50~60頭;低密度種群放入10 cm×10 cm×20 cm的籠中進(jìn)行單頭飼養(yǎng)。以小麥苗等禾草飼喂,并輔以麥麩補(bǔ)充營養(yǎng)?;认x達(dá)到成蟲期雌雄分別飼養(yǎng),不進(jìn)行交配。溫度控制在26~28 ℃,光周期L∥D=14 h∥10 h,相對濕度為50%~60%。飛行測試的各日齡成蟲選取體型相當(dāng)(以體長相等為主)、體質(zhì)量相近的個(gè)體作為試蟲。高密度種群采集地點(diǎn)為 41°47.902′ N,111°57.799′ E,低密度種群為40°47.156′ N,103°12.622′ E。

      1.2飛行能力測試 飛行測試?yán)弥袊r(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所自行研制的昆蟲飛行數(shù)據(jù)微機(jī)采集系統(tǒng)[11]。為了適應(yīng)亞洲小車蝗個(gè)體體質(zhì)量較大的特點(diǎn),制作了適宜亞洲小車蝗體質(zhì)量的懸臂和相應(yīng)配重。試蟲固定參照張龍和李洪海[12]的方法并進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn),用細(xì)銅絲線和502膠將試蟲固定于飛行磨懸臂上。試蟲吊好后打開微機(jī)進(jìn)行飛行數(shù)據(jù)采集。吊飛12 h后停機(jī),用微機(jī)將測試結(jié)果輸出,采集系統(tǒng)為10通道,每次懸吊10頭試蟲,共測40頭,其中雌、雄各20頭。吊飛室內(nèi)溫度保持在26~28 ℃,相對濕度50%~60%;測試時(shí)間為20:00至次日08:00;吊飛期間保持黑暗條件。測定的主要飛行能力參數(shù)為飛行距離、飛行時(shí)間、飛行速度和最大飛行速度。

      1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 所有數(shù)據(jù)分析均在DPS統(tǒng)計(jì)分析軟件上進(jìn)行[13]。采用t檢驗(yàn)分析不同密度條件的亞洲小車蝗成蟲的飛行能力;對不同日齡和性別的飛行能力進(jìn)行方差分析,Duncan法進(jìn)行多重比較。

      2 結(jié)果與分析

      2.1亞洲小車蝗飛行能力與成蟲日齡的關(guān)系 成蟲的飛行能力隨成蟲日齡增加而發(fā)生變化。初羽化及1日齡成蟲由于蟲體較軟、飛行肌發(fā)育不完全,飛行能力弱,不具備遠(yuǎn)距離飛行的能力;2日齡后成蟲飛行能力逐漸增強(qiáng)。因此,亞洲小車蝗飛行能力從4日齡開始測定。

      不同日齡的亞洲小車蝗成蟲飛行能力存在顯著差異。在12 h的飛行測試中,4日齡成蟲具有了一定的飛行能力,單頭平均累計(jì)飛行時(shí)間可達(dá)0.2 h,平均累計(jì)飛行距離2 km左右;7日齡成蟲的飛行能力開始增強(qiáng);13日齡達(dá)到最高峰,平均累計(jì)飛行時(shí)間可達(dá)1.42 h,累計(jì)飛行距離近15 km;20日齡開始下降,但仍有較強(qiáng)的飛行能力。從結(jié)果可以看出,成蟲的平均飛行速度也隨著日齡增長而逐漸增大,4、7日齡成蟲平均飛行速度明顯低于10、13、20日齡,10日齡后成蟲飛行速度變化不大(表1)。

      亞洲小車蝗成蟲不同性別比較結(jié)果表明(表1、表2),雌蟲飛行能力(飛行距離和飛行時(shí)間)略高于雄蟲,不同日齡雌雄成蟲飛行能力的變化趨勢基本一致。雌雄之間的飛行參數(shù)均相近,即性別間的飛行能力差異不大。雄蟲4日齡飛行能力最弱,13日齡飛行能力達(dá)到最大。

      表1 亞洲小車蝗雌蟲飛行能力與蟲齡關(guān)系Table 1 Relationship between the age and flight ability of female Oedaleus asiaticus

      表2 亞洲小車蝗雄蟲飛行能力與蟲齡關(guān)系Table 2 Relationship between the age and flight ability of male Oedaleus asiaticus

      2.2亞洲小車蝗飛行能力與種群密度的關(guān)系 12 h的吊飛測試結(jié)果表明(圖1、圖2),種群密度對亞洲小車蝗飛行能力有顯著影響,即同日齡的亞洲小車蝗高密度種群飛行能力顯著高于低密度種群,雌雄蟲測試結(jié)果一致。

      高密度種群雌蟲最大飛行距離可達(dá)14 km,雄蟲可達(dá)10 km,在13日齡飛行能力最強(qiáng)。平均飛行時(shí)間雌蟲近1.5 h,雄蟲近1.2 h,表現(xiàn)出較強(qiáng)的飛行能力。低密度種群各日齡也有一定的飛行能力,雌雄之間差異不明顯。13日齡飛行距離最大,這點(diǎn)與高密度種群相同,各日齡的單頭累計(jì)飛行距離大多在3 km左右(圖1、圖2)。結(jié)果表明,低密度種群亞洲小車蝗的飛行能力不強(qiáng)。

      3 討論與結(jié)論

      昆蟲的遷飛行為一直是國內(nèi)外昆蟲研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)[14-15],應(yīng)用飛行磨來研究昆蟲的飛行行為雖不能完全模擬或表達(dá)昆蟲飛行的自然狀況,但迄今為止在昆蟲的生理、生態(tài)研究中仍是被普遍認(rèn)可和應(yīng)用的一種實(shí)驗(yàn)工具[16]。許多昆蟲學(xué)家通過飛行磨吊飛測試研究昆蟲的飛行行為[17-21],張龍等[22]利用飛行磨研究過兩型東亞飛蝗(Locustamigratoria)飛行能力的差異;劉輝等[23]對群居型與散居型東亞飛蝗飛行能力進(jìn)行了比較研究。目前對亞洲小車蝗這一重大草原害蟲的飛行能力及遷移生物學(xué)等方面還處于空白狀態(tài),有許多基礎(chǔ)科學(xué)問題尚不明確。

      圖1 不同種群密度的亞洲小車蝗蟲的平均飛行距離Fig.1 Average flight distance of Oedaleus asiaticus in different population densities

      圖2 不同種群密度的亞洲小車蝗蟲的平均飛行時(shí)間Fig.2 Average flight time of Oedaleus asiaticus in different population densities

      種群密度是誘導(dǎo)昆蟲遷飛行為發(fā)生的重要環(huán)境因子之一[24]。種群密度同環(huán)境因子(光周期、溫度)一樣,都是影響昆蟲遷飛行為發(fā)生的重要因子[25],雖然遺傳因子對昆蟲的飛行能力有一定影響,但是環(huán)境因子的作用更為重要,尤其種群密度對昆蟲的飛行能力有直接影響[26]。研究表明,種群密度增加對馬鈴薯甲蟲(Leptinotarsadecemlineata)越冬代成蟲飛行具有明顯的刺激作用[27];東亞飛蝗(L.migratoria)生態(tài)型轉(zhuǎn)變與種群密度有顯著的相關(guān)性,而且種群密度高低可影響其從群居型向散居型轉(zhuǎn)化的速度[28];幼蟲密度可影響非洲粘蟲(Spodopteraexempta)變型,即高密度條件下產(chǎn)生的群居型、低密度產(chǎn)生的散居型以及居于兩者之間的中間型[29]。

      亞洲小車蝗屬于土蝗,雖然近年來很多人觀察到它的遷飛行為,但是對其遷飛習(xí)性還沒有確定,它是否具有群居型與散居型的劃分也不明確,高密度和低密度種群間形態(tài)上沒有明顯的差異。本研究表明,不同種群密度對亞洲小車蝗的飛行能力有顯著影響,亞洲小車蝗高密度種群平均累計(jì)飛行距離近15 km,累計(jì)飛行時(shí)間可達(dá)1.42 h,而低密度種群成蟲累計(jì)飛行距離大多在3 km左右,累計(jì)飛行時(shí)間可達(dá)0.31 h。亞洲小車蝗高密度種群的飛行能力顯著高于低密度種群。東亞飛蝗飛行能力也有類似表現(xiàn),13日齡的散居型東亞飛蝗平均累計(jì)飛行距離和時(shí)間比群居型分別低17~18倍[23]。高密度與食物數(shù)量、質(zhì)量下降常常并存發(fā)生,而且食物資源缺乏能夠誘使種群遷飛行為的發(fā)生。以上結(jié)果說明,亞洲小車蝗可能具有群居型和散居型的分化,而且亞洲小車蝗聚集爆發(fā)時(shí)具有遷飛的可能。東亞飛蝗的累積飛行能力超過35 km[17],本研究顯示,亞洲小車蝗的飛行能力較東亞飛蝗低很多,可能受所取樣本數(shù)及室內(nèi)環(huán)境條件限制,因此,需要結(jié)合田間試驗(yàn)進(jìn)行深入研究。

      目前,學(xué)者們總結(jié)了國內(nèi)外蝗蟲研究狀況和近期新進(jìn)展,但是蝗蟲的飛行能力以及遷飛等相關(guān)研究工作涉及很少[30]。我國僅對東亞飛蝗振翅頻率、飛行能力等特性開展過一些研究,亞洲小車蝗飛行能力及相關(guān)機(jī)制的研究尚處于空白狀態(tài),亟待加強(qiáng),蝗蟲出現(xiàn)散居型向群居型轉(zhuǎn)變和群居型的大規(guī)模遷飛是其猖獗危害的重要特點(diǎn)。因此,如何控制群居型群體的形成是控制蝗災(zāi)發(fā)生的關(guān)鍵。本研究初步明確了亞洲小車蝗飛行能力及其與種群密度的關(guān)系,表明其可能具有群居型和散居型的分化,這對于開展相關(guān)研究有一定的借鑒意義。

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