第六章--储藏物昆虫的生态学

昆虫生态学的基本概念储藏物昆虫与环境的关系储藏物昆虫的种群动态第一节昆虫生态学的基本概念一、昆虫生态学的定义与发展昆虫生态学（insectecology）是昆虫学的一个分支，是研究昆虫与环境之间相互关系及其作用机理的科学。储藏物昆虫生态学，则又是昆虫生态学的一个分支。1798年英国神甫马尔萨斯发表了“人口论”，阐述了人口增长与食物的关系。1869年黑格尔第一次使用“生态学”这一名词，并定义为“研究生物与有机和无机环境的全部关系的学科”。第一节昆虫生态学的基本概念一、昆虫生态学的定义与发展由于昆虫具有物种丰富、数量众多、具不同营养级种类、取样容易且不影响种群密度、生活史短、体形小、易饲养，以及有较大经济意义等特点，常被用作为生态学试验材料。因此，昆虫生态学的发展几乎与生态学或动物生态学的发展并行。1920～40年代：个体生态学；1950～70年代：种群生态学；1980年代后：生态系统生态学。第一节昆虫生态学的基本概念二、生态因子对生物有生态效应的环境因素，称为生态因子。按环境的性质生态因子可分为：生态因子生物因素营养因子（食物）其他生物（天敌、其他种群）人类活动非生物因素气候因素（温、湿度、光、气流等）土壤因素、仓房结构等第一节昆虫生态学的基本概念三、种群、群落和生态系统（一）种群同一生态环境中能自由交配、繁殖的同种个体的集合称为种群（population）。种群既有与个体相类似的特征（如生长、死亡、性别等），又有个体所不具备的一些特征，如密度、出生率、死亡率、性比、年龄结构、空间分布形式、种群数量变动等。第一节昆虫生态学的基本概念三、种群、群落和生态系统（二）群落每个种群在生境内并不是孤立存在的，而是相互紧密联系的。在一个生境内相互联系着的各个种群，形成一个较复杂的单位（包括动物和植物），称为生物群落（bioticcommunity）。第一节昆虫生态学的基本概念三、种群、群落和生态系统（二）生态系统生物群落与非生物环境之间，构成一个相互作用、相互影响、相互制约、相互联系的系统，称为生态系统（ecosystem）。生态系统中存在着物质循环和能量流动。生态系统可分为开放式和封闭式。第一节昆虫生态学的基本概念四、储粮生态系统（一）储粮生态系统概念的提出一般认为粮堆是一个半封闭的生态系统，由若干相互作用和相互制约的生态成分组成，储粮生态系统作为一个概念提出来，是在1960～1970年代。国外不少学者提出储粮生态系统包括物理的、化学的和生物的各种变量与粮堆相互影响，最后造成储粮品质变化。须用系统分析的方法，找出不同情况下影响储粮品质变化的关键因素，以便准确地、有预见性地采取措施，保证储粮安全。在我国，李隆术等从1940年代起对中国的仓库昆虫生态进行了的研究，1970年代末在国内提出了粮堆生态系统的观点。第一节昆虫生态学的基本概念四、储粮生态系统（二）储粮生态系统各组成部分之间的联系营养联系—食物链（foodchain）信息联系（informationconnection）（三）储粮生态系统的特点生物群落在空间和时间上的分化粮堆生态系统的能流和物流粮堆中生态小生境存在差异第二节储藏物昆虫与环境的关系一、储藏物昆虫的地理分布和为害地带（一）昆虫区系（二）害虫的为害地带分布区：指可以发现某一害虫的区域。在分布区内包括为害区、严重为害区。为害区：指种群分布密度大，成为能造成储藏物大量遭受损失的为害区。其中包括严重为害区。第二节储藏物昆虫与环境的关系二、温度与储藏物昆虫的关系（一）储藏物昆虫温区的划分可将影响昆虫生命活动的温度范围划分为下列5个温区。致死高温区亚致死高温区适宜温区亚致死低温区致死低温区储藏物昆虫温区的划分温度（℃）50403020100－10－20－3060温区致死高温区亚致死高温区适宜温区高适温区最适温区低适温区亚致死低温区致死低温区昆虫的反应短时间内死亡热昏迷，长时间死亡随温度升高，死亡率增大消耗能量小，死亡率最低随温度降低，死亡率增大冷昏迷，长时间死亡短时间内死亡第二节储藏物昆虫与环境的关系二、温度与储藏物昆虫的关系（二）温度对储藏物昆虫的地理分布的影响（三）积温和有效积温法则及其应用1.积温和有效积温法则NT＝K式中：N－完成某一发育期所需的时间（天）；T－发育期内平均环境温度（度）；K－常数（积温/日·度）。第二节储藏物昆虫与环境的关系二、温度与储藏物昆虫的关系1.积温和有效积温法则有效积温法则：N（T－C）＝K式中：N－完成某一发育期所需的时间（天）；T－发育期内平均环境温度（度）；C－发育始点温度；（T－C）－发育有效温度；K－常数（有效积温/日·度）。第二节储藏物昆虫与环境的关系二、温度与储藏物昆虫的关系2.发育始点温度与积温的推算两个温度处理：（T1－C）N1＝K（T2－C）N2＝K将T1、T2、N1、N2代入上式，解之。可求得发育始点C和有效积温K。第二节储藏物昆虫与环境的关系二、温度与储藏物昆虫的关系2.发育始点温度与积温的推算采用多个温度处理，可较精确地推算出C和K：V＝1/N。将T1、T2、…Tn；N1、N2…Nn代入上式，解之。可求得发育始点C和有效积温K。222）（－＝VVnVTVTVC22(）＝VVnTVVTnK第二节储藏物昆虫与环境的关系二、温度与储藏物昆虫的关系3.昆虫世代与发生时期的推算求出了某种昆虫的有效积温和发育始点温度以后，可以推测其在不同地区可能发生的世代数，在地理上可能分布的界限，并预测其发生时期。需天数＝完成某一发育阶段所度－该昆虫的发育始点温某一时期内的平均温度度）段所需的有效积温（日某昆虫完成某一发育阶＝世代数有效积温（日度）某昆虫完成一个世代的（日度）某地区全年总有效积温第二节储藏物昆虫与环境的关系二、温度与储藏物昆虫的关系3.有效积温法则应用的局限性环境温度须在昆虫的有效温度范围（有效温区）内；昆虫分发育速率还与食物、环境湿度等条件有关。第二节储藏物昆虫与环境的关系二、温度与储藏物昆虫的关系（四）昆虫的耐热性与耐寒性1.昆虫耐热的原因昆虫在高温下致死的原因主要是由昆虫体内蛋白质凝固所致。蛋白质本身的凝固温度与其水分含量呈负相关。因此，在干燥季节，昆虫体内水分蒸发加速，体温下降，同时因水分减少，提高了蛋白质凝固的温度，从而增强了昆虫耐热性。第二节储藏物昆虫与环境的关系二、温度与储藏物昆虫的关系（四）昆虫的耐热性与耐寒性2．昆虫耐寒的原因复苏理论结合水和游离水比例的差异昆虫抗寒力的强弱，因体内结合水与游离水的比例有差异。如耐寒力强的虫种，结合水和游离水在低温下没有变异；耐寒力极弱或不耐寒的虫种，组织内的结合水逐渐减少，游离水显著增加。巴哈梅契耶夫曲线图解时间T3第二节储藏物昆虫与环境的关系二、温度与储藏物昆虫的关系（五）温度对昆虫行为及其形态构造的影响高温可使昆虫的活动能力增加；同种昆虫在高温地区的个体通常比低温地区的个体要大；温度还可影响昆虫的体色。三、湿度与储藏物昆虫的关系影响规律与温度相似。（一）昆虫水分的获得与失散获得：来自食物、利用代谢水。失散：体壁蒸发、呼吸、粪便。（一）直接关系（二）间接关系（三）昆虫对干燥环境的适应第二节储藏物昆虫与环境的关系四、食物与储藏物昆虫的关系昆虫的食性在动物界是最为复杂的。（一）储藏物昆虫的食性与为害方式（二）食物与昆虫生长发育和繁殖的关系1.粮食的物理性状如硬度、破损情况、杂质含量、水分含量等。2.粮食的化学性状包括营养成分、引诱物质。第二节储藏物昆虫与环境的关系第二节储藏物昆虫与环境的关系五、温度、湿度与食物的综合作用（一）对昆虫发育期的影响（二）对储藏物昆虫存活的影响（三）对储藏物昆虫产卵量的影响害虫的发育、存活、产卵和种群增长都受温度和湿度的影响，因此，降低环境对害虫的适宜性成为害虫治理中一个重要的组成部分。第二节储藏物昆虫与环境的关系六、光与储藏物昆虫的关系储藏物昆虫大多具有负趋光性。光周期影响昆虫的滞育。七、气体成分与储藏物昆虫的关系储藏物昆虫在其生命活动中要进行呼吸，O2是不可缺少的生态因子，同时还要排出CO2。粮粒是活的有机体，在储藏过程中，也要进行新陈代谢作用，吸收O2放出CO2。经过较长时间储藏的粮食，其粮堆内部CO2浓度会增加，结果会影响害虫的生活与生存。如储藏物昆虫在有新鲜空气的地方多于没有新鲜空气通入的地方。这就充分说明了害虫在其生命活动中，需要有足够的氧气才能生存。第二节储藏物昆虫与环境的关系八、其他生物与储藏物昆虫的关系（一）个体和种群之间的相互影响害虫个体之间的相互影响可能是制约害虫在空仓、运输和加工设施中残留食物生存数量的一个重要因素。在害虫密度过大时候，许多储藏物害虫会取食它们自己或其它虫种的卵、蛹等这些不活跃虫态。通常随着害虫密度的增加，其自然死亡率会随之增加。如当拟谷盗属的成虫感染之后或处于一种高种群密度状态时，会从它们的一对“防护腺”中产生有毒的醌、1-烯烃、β-羟基酮等。这些物质可以抑制真菌在它们的食物上生长，在环境中用来圈定取食或产卵场所，或来驱逐其它昆虫。第二节储藏物昆虫与环境的关系（二）天敌的影响在自然界里存在着一种昆虫被其它昆虫类群或其它动物所捕食或寄生。这些捕食者或寄生者称为天敌。天敌与害虫的关系是相克的关系。如米象小蜂可寄生象虫；食虫蝽象可捕食多种储藏物害虫；麦蛾茧蜂可寄生蛾类储藏物害虫的未成熟虫期。自然调节、跟随效应、人工释放、指示性昆虫。第二节储藏物昆虫与环境的关系（三）种间竞争与共生现象在仓库里也常发现某种储藏物昆虫的发生有被另一种寄主性或捕食性昆虫或螨类等抑制的现象。这就是种间竞争的表现。昆虫种群间的竞争包括食物及空间等的竞争。通常生态位越接近，竞争越激烈。如谷蠹和麦蛾在同一粒小麦中生活，麦蛾的幼虫常被谷蠹吃掉；书虱和螨类一起时，后者可抑制前者；米象或玉米象和谷蠹在一起生活时，它们的生存彼此受到妨碍，繁殖的数量都有减少。第二节储藏物昆虫与环境的关系（四）微生物与储藏物昆虫昆虫微生物第二节储藏物昆虫与环境的关系九、人类活动与储藏物昆虫的关系（一）传播（二）人类制造了储粮害虫的生存环境（三）人为改变环境，使之不利于害虫收获、干燥、输送、磨粉对害虫的影响。第三节储藏物昆虫的种群动态一、储藏物昆虫种群的主要特征（一）种群的适应幅度种群的适应幅度反映了种群对环境条件变化的适应能力，常用“生态价”（ecovalue）这个词来表示。生态价高即适应幅度广，称广生性，反之称狭生性，还有广温性，狭温性；广食性，狭食性；广湿性，狭湿性，广栖性、狭栖性等。适应幅度大小直接影响种群在一定环境下的存活率或死亡率。第三节储藏物昆虫的种群动态一、储藏物昆虫种群的主要特征（二）种群的生殖力和繁殖速率种群的生殖力指一个种群的平均繁殖数量，用以下公式表示：N＝ef/（m＋f）式中：e－每雌虫平均繁殖力，f－雌虫数，m－雄虫数。繁殖速率指种群个体数量增加的能力，即种群在若干世代或单位时间内增长其个体数量的最高理论倍数，它反映了这种数量增长的内在能力，用下式表示：r＝[ef/（m＋f）]nn－代数第三节储藏物昆虫的种群动态一、储藏物昆虫种群的主要特征（二）种群的生殖力和繁殖速率经过多年实际调查可以得到一种害虫种群各代的平均自然繁殖速率，就可以根据当年一定面积或一定容积内的种群基数，预测下一代的发生量。下一代发生量＝上代残留虫量×该代平均自然繁殖速率第三节储藏物昆虫的种群动态一、储藏物昆虫种群的主要特征（三）种群的活动性和害虫的死亡因素活动或迁移是生物在长期的历史发展过程中，通过种群与环境相互作用的结果逐步形成和巩固的，是一种种的适应性。种群还具有不断向四周扩大其分布的趋向，称扩散。扩散力的大小影响到种群的存活率和扩大分布区的可能性。储粮害虫在粮堆内的分布受环境条件和种群密度的影响。不同的虫种分布规律也不相同。第三节储藏物昆虫的种群动态一、储藏物昆虫种群的主要特征（三）种群的活动性和害虫的死亡因素造成储藏物害虫死亡主要有以下原因：过高过低的温、湿度；天敌因素；害虫种间和种内竞争；各种防治措施。第三节储藏物昆虫的种群动态一、