第二章--昆虫的生物学.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章 昆虫的生物学,绪论,昆虫生物学是研究昆虫个体发育中生命活动规律的科学，主要包括,昆虫的生殖、生长发育、生命周期、各发育阶段的习性及行为、,某一段时间内的发生特点等方面。,研究昆虫生物学的目的不仅在于了解昆虫生命活动及其演化的奥秘，更主要的是把昆虫生物学知识用于人类改造自然的活动中。,害虫防治、益虫利用、生物多样性保护,等均要在弄清昆虫生活习性的基础上才能达到事半功倍的效果。另外，,昆虫的生物学知识在仿生学、航空航天乃至刑事侦破等领域,也有巨大的应用价值。,第一节 昆虫的生殖方式,在正常情况下，昆虫个体的性别有3种情况：雌性、雄性及雌雄同体。,雌雄同体,雌雄同体（,hermaphrodite,）是指在正常情况下卵巢与精巢并存于同一个体中的现象，昆虫纲中仅见于,襀翅目、同翅目、双翅目,中。,一 昆虫的两性生殖,两性生殖,是昆虫最常见的生殖方式，其特点是要经过雌雄的交配，雄性个体把精子送入雌体，在精子与与卵子结合（即受精）后才能形成新个体。,二 昆虫的几种特殊生殖方式,1、孤雌生殖,孤雌生殖（Parthenogenesis）也叫,单性生殖,或,处女生殖,，是少数昆虫具有的生殖方法，,其特点是卵不经过受精也能正常发育成新个体。,目前除蜻蜓目、革翅目、脉翅目和蚤目外，其它类群的昆虫都发现有孤雌生殖。,兼性孤雌生殖：,又叫,偶发性孤雌生殖,，即大多数情况下行两性生殖，但偶尔会出现不受精的卵发育成新个体的现象，见于膜翅目、鳞翅目、缨翅目、同翅目等类群。,专性孤雌生殖：,即没有雄虫或只有少数无生殖能力的雄虫，所有的卵都不受精而发育成新个体，至少在某些世代如此。,经常性孤雌生殖,：,生殖方式几乎完全通过孤雌生殖进行。如极少数膜翅目、同翅目、缨翅目、鳞翅目和鞘翅目昆虫具有这种生殖方法。,周期性孤雌生殖：,周期性孤雌生殖,是两性生殖与孤雌生殖随季节变迁交替进行，即所谓的,异态交替,或,世代交替,。此类生殖方式主要存在于,蚜虫,和,瘿蜂,中。,2、胎生,胎生是指雌虫产出的后代个体虫态是幼体，也就是说昆虫的受精卵在母体内即行孵化成为幼体，尔后脱离母体继续生长发育。根据幼虫离开母体前的营养方式，胎生又分4类，即卵胎生、腺养胎生、伪胎盘胎生和血腔胎生等。,3、多胚生殖,多胚生殖是指一粒卵产生两个或两个以上的个体，这种现象仅见于膜翅目的姬蜂科、小蜂科、跳小蜂科、细蜂科、缘腹细蜂科和螯蜂科以及捻翅目等极少数寄生性种类中。,（一）卵的外部形态,昆虫卵的大小与虫体大小、潜在产卵量及营养健康状况有关，一般为12mm，螽斯卵可长达10mm，一些卵寄生蜂的卵可小于0.02mm。,昆虫卵的形状多种多样，最常见的为卵圆形或肾形，如直翅类、许多双翅目和寄生性膜翅目昆虫的卵，还有球形（蚧类）、半球形（夜蛾类）、桶形（蝽类）、瓶形（叶甲）、纺锤形（种蝇）等。,大多数昆虫的卵初产时呈灰白色或淡黄色，以后颜色逐渐加深，呈灰黄色、灰褐色、褐色、暗褐色、绿色、红色等，孵化前颜色进一步加深。当卵被寄生蜂寄生时，卵常呈暗褐色或黑色。,蝴蝶卵的外部形态,昆虫的产卵方式及其适应,二、胚后发育,昆虫从卵中孵化而出至羽化为成虫的发育过程。,（一）孵化,胚胎发育完成后，幼体破壳而出的过程。,蝴蝶卵的孵化过程,（二）昆虫的变态,1、定义,昆虫的个体发育过程中。特别是在胚后发育段要经过一系列的变化（形态变化、内部结构变化等），这种变化现象叫变态。,2、类别,无翅亚纲,增节变态（原尾目）,表变态（弹尾目，双尾目，缨尾目）,有翅亚纲,半变态,渐变态,过渐变态,完 全 变 态，复变态,不完全变态,原变态（蜉蝣目）,外,翅,部,内翅部,不完全变态，这类变态又称直接变态，只经过卵期、幼期和成虫期3个阶段，翅在幼期虫态的体外，成虫的特征随着幼期虫态生长发育逐步显现，为有翅亚纲外翅部除蜉蝣目以外的昆虫所具有。,不全变态又可分为3个亚型。,2、不完全变态：外翅部（除了蜉蝣目）,、渐变态,特点：,幼体与成体形态、习性非常相似。区别是个体大小、翅芽发达程度、性器官成熟程度等。这类昆虫的幼体特称若虫。,共性（不完全变态的特点）,包括直翅目、竹节虫目、螳螂目、蜚蠊目、革翅目、等翅目、啮虫目、纺足目、半翅目等昆虫。,幼体,成虫。伪蛹（拟蛹）指最后一龄幼虫不食不动,蜕皮变成虫。,共性（不完全变态的特点）,、过渐变态,包括在缨翅目、同翅目粉虱科和雄性介壳虫。,特点：,（三）幼虫期,1、脱皮,昆虫自卵中孵化出来后随着虫体的生长，经过一定时间，重新形成新表皮而将旧表皮脱去的过程叫脱皮，脱下的皮叫蜕。,特点：,昆虫脱皮的次数因种类而异。,有些昆虫的雌虫比雄虫常多脱一两次皮，如衣鱼、蝗虫等昆虫。,绝大多数昆虫仅在幼期脱皮。,种类：,生长蜕皮：幼期伴随生长的蜕皮。,变态蜕皮：老熟幼虫变成蛹、蛹变成成虫或最后1龄若虫变成成虫的蜕皮。,生态蜕皮：环境条件改变后增加的蜕皮。,龄期：相邻两次脱皮所经历的时间称龄期。,虫龄：某一龄期的虫态，蜕皮次数加,1,。最后一龄幼体：老熟幼体蜕皮变成蛹（完全变态），或变成成虫（不全变态）。,（四）蛹期,蛹,：,是全变态昆虫在由幼虫转变为成虫过程中必须经历的一个特有虫态。,分类：,根据蛹壳、附肢、翅与蛹体的接触情况，常将蛹分为三种主要类型。,最后一龄的若虫（或稚虫）蜕皮,成虫。,全变态：蛹蜕皮变成成虫。,1、羽化,羽 化,（五）成虫期,有些昆虫羽化后，性器官已经成熟，成虫期即交配、产卵。寿命较短，成虫不取食，如三化螟、家蚕蛾等。口器退化。,多数昆虫，羽化为成虫后，性器官不成熟。成虫期取食，需要营养,性器官成熟,交配、产卵。,2、性成熟与补充营养,、性二型,性二型：雌雄两性的差异主要表现在生殖器官的形态上。除生殖器官外,在体形、色泽、以及生活行为等第二性征方面也存在差异，称为性二型。,蓑蛾和犀金龟,、多型,多型：同种昆虫同一性别的个体间在大小、颜色、结构方面存在明显差异的现象称为多型现象多型现象不仅出现在成虫期，也可出现于卵、幼虫或若虫期及蛹期。,第三节昆虫的生活史,一、概念,世代：,一个新个体无论是卵或幼虫，自离开母体开始，到性成熟产生后代为止的个体发育史。,生活年史：,一种昆虫在一年中的发育史，即从当年出蜇始（或孵化、羽化）至第二年再活动止。,世代重叠：,不同世代、同一虫态混合发生的现象。,二、表示方法,昆虫的生活史是昆虫生物学研究的最基本的内容之一，为了清楚地描述昆虫在1年中的生活史特征可采用各种,图、表、公式,来表达或用,图表混合的形式,来表达，其中,表格法,最为常用。,花椒潜叶甲,Podagricomela shirahatai,（Chj）在甘肃省周曲县的生活史（仿杜品等）,世代,月 份,13,4,5,6,7,8,9,10,1112,越冬代,(),(),第一代,第二代,(),(),卵,常用符号“,”,或“”或字母,E,（,egg,）来表示；,幼虫和若虫,常用符号“”或分别用字 母,L,（,larva,）和,N,（,nymph,）表示；,蛹,常用符号“”或“或“”或字母,P,（,pupa,）表示；,成虫,常用符号“”或字母,A,（,adult,）表示。,越冬虫态,可用括号“（）”代表符号或字母括起来。,各虫态的表示方法有符号或字母两类。,三、休眠和滞育,在昆虫生活史的某一阶段，当遇到不良环境条件时，生命活动会出现停滞现象以安全度过不良环境阶段。这一现象常和盛夏的高温及隆冬的低温相关，即所谓的越夏或夏眠和越冬或冬眠。根据引起和解除停滞的条件，可将停滞现象分为休眠和滞育两类。,休眠：,昆虫为了度过不良环境（温度、湿度、食料），而处于不食不动，生长、发育、繁殖停止的状态。休眠是由不良环境条件直接引起的，当不良环境条件消除后昆虫马上能恢复生长发育的生命活动停滞现象。,滞育：,某些昆虫在不良环境到来之前，已经进入停育状态。即使不良环境条件消除后昆虫也不能马上能恢复生长发育的生命活动停滞现象。必须经过一定阶段（或给它适当的刺激）才能打破停育状态。,第四节,昆虫的习性与行为,习性:是昆虫种或种群具有的生物学特性。,昆虫的行为:是昆虫适应其生活环境的一切活动方式。,昆虫活动的昼夜节律,昆虫的食性与取食行为,昆虫的趋性,昆虫群集、扩散与迁飞,拟态、伪装与假死,多变的自卫能力,本能,昆虫的通讯,昆虫的交配行为,昆虫的学习与记忆,社会性昆虫的社会行为,昆虫的食性,食性就是取食的习性。对吃的食物形成一定的选择性。,根据食料的性质，可分为：,植食性、肉食性、腐食性,。,根据食物的范围，可分为：,单食性、寡食性、多食性。,了解食性的意义：,知道作物上发生哪些害虫。防治。,引种（植物），要了解此地区主要害虫，害虫的食性，确定能否引种。,为人工饲料配方提供依据。,育种。绿豆象，不危害扁豆，扁豆内有一种化学物质。,趋性,趋性（taxis）就是对某种刺激有定向的活动的现象。,趋向运动称为正趋性；负向运动称为负趋性。,根据刺激源可将趋性分为趋热性、趋光性、趋化性、趋湿性、趋声性等等。,意义:,了解昆虫的趋性可以帮助我们管理昆虫，如人们利用昆虫的趋性可以采集标本，检查检疫性昆虫，进行害虫和天敌的预测预报，诱杀害虫等活动。,趋光性,：如飞蛾扑火，蜚蠊避光等。,多数夜间活动的昆虫,对灯光表现出正的趋性，特别是对33004000的紫外光最敏感，所以常用黑光灯来诱杀或诱集昆虫；,蚜虫,类对55006000,黄色,光反应最强烈，,常用黄盘诱蚜,；,冠蜂,对,蓝色,反应强烈，可以用蓝盘来诱集。,趋化性,：寻找食物、异性和寻找产卵场所等。,如一些夜蛾对糖醋液有正趋性；菜粉蝶喜趋向含有芥子油的十字花科植物上产卵；蚂蚁喜欢糖蜜等。,其它,：如：,体虱对温度很敏感，它会离开一个发烧的病人而选择一个有正常体温的健康人,；趋隙性，臭虫。,昆虫的群集、扩散与迁飞,昆虫的群集性（aggregation）指同种昆虫的大量个体高密度地聚集在一起的习性。,可分为,临时性群集,和,永久性群集,两类。,扩散（Dispersal）是指昆虫个体在一定时间内发生空间变化的现象。,根据扩散的原因可将扩散分为,主动扩散,和,被动扩散,两类。,迁飞（Migration）是指昆虫通过飞行而大量、持续地远距离迁移。,迁飞是昆虫种的遗传特性，是一种种群行为。,拟态、伪装与假死,拟态，是一种动物在外形、姿态、颜色、斑纹或行为等方面“模仿”其它种生物或非生命物体，以躲避敌害、保护自己的现象。,伪装，是指昆虫利用环境中的物体伪装自己的现象。,假死是指昆虫受到某种刺激而突然停止活动、佯装死亡的现象。,英国自然历史博物馆近日展出了迄今为止发现的世界上最长的竹节虫，这条已经制作成标本的竹节虫身长约56厘米，比保持前纪录的“竹节虫”还长了约3厘米，打破了维持整整100年的“世界上最长竹节虫”的纪录。世界上已知的竹节虫有3000多种，而科学家表示此次展出的这一条不属于已知的任何一种，科学家于是将其命名为“詹氏超长竹节虫”。,自卫能力,保护色，或称隐藏色，是指一些昆虫的体色与其背景色非常相似，从而躲过捕食性动物的视线而获得保护自己的效果，这种与背景相似的体色称为保护色。,一些鞘翅目、半翅目、双翅目、鳞翅目昆虫等模拟具有蜇刺能力的胡蜂的色斑型，通常人们把拟态昆虫的这类色斑型称为警戒色。,第五节 昆虫的生态学,害虫的发生期和发生量预测,植物检疫对象的决定,农业,防治：垦荒、轮作和农业技术措施,生物防治,化学防治,益虫(或害虫)的饲养,环境,环境是某一特定生物体或生物群体以外的空间中直接或间接影响着生物体或生物群体生长的一切事物的总和。,生态因子,生态因子(,ecological factors),是指环境中对某一特定生物体或生物群体的生长、发育、生殖、分布等有直接或间接影响的环境要素。,气候因子,大气候：指由各地气象站观测的气象资料。,生态气候：指昆虫生活地的地表气候。,小气候：指昆虫栖息场所的气候。,气候因子,温度,湿度,光照,风,一、温度对昆虫生长发育的影响,昆虫是变温动物，,因此温度对昆虫发育速度的影响是比较明显的。,热能获得,太阳辐射（主要）,新陈代谢（次要）,热能散失,体壁传导,体壁辐射,水分蒸发,(,一)温区的概念,(二)适温区内温度与生长发育速度的关系,发育历期,N：,昆虫,完成一定的发育阶段所经历,的时间，通常以“日”为单位。,发育速率,V：,昆虫,在单位时间(如“日”)内能,完成一定发育阶段的情况。,V=,1,N,(,三),有,效积温法则,1.有效,积温的概念,Reaumer(1735),提出来的。,生物在生长发育过程中须从外界摄取一定的热量，其完成某一发育阶段所摄取的总热量为一常数。,NT=K,N,为完成生长发育期所需的时间(日数或小时）,T 为该期平均温度,K,为 常数,发育速率与温度的关系的公式：,V=T/K,生物,发育有起点温度（,C,），,因此,在发育起点以上的温度才是有效温度。生物在生长发育过程中所受的总热量应该是有效温度的总和。,N(T-C)=K,V=(T-C)/K,生物在发育期内要求摄取有效温度(发育起点以上的温度)的总和称为有效积温。单位为“日度”；“小时度”,(1),推测一种昆虫的地理分布界限,X=K,1,/K（,K,1,：一年内某地对昆虫的有效积温总合,）,X1，可能没,分布（,多年发生一代的昆虫除外,）,（2）推测昆虫在不同地区可能发生的世代数：,X=K,1,/K,（X=2,1,年可能发生 2 代；,X=5.5,1年可能发生五六代）,（3）预测和控制昆虫的发育期,3.有,效积温的应用,例如，已知粘虫卵的发育起点温度为 13.1 ,有效积温为 45.3 日度,预测产,卵后的平均气温为 20 ,则可计算幼虫孵化期。,K,T-C,N=,即气温为 20 时粘虫卵将于 6-7d 后孵化。,=,45.3,20,-13.1,=6.56,例如,正在繁殖一批松毛虫赤眼蜂,要求20d后散放成蜂,已知松毛虫赤眼蜂的发育起点温度为10.34,有效积温为 161.36日度,其培养温度(T)为：,即如果控制培养温度为 18.4,这批松毛虫赤眼蜂可于20d后羽化散放,。,T=,K,N,+C,=,161.36,20,+10.34=18.41,4.有效积温,在应用上的局限性,（a）,有效积温的推算，假定昆虫在适温区内温度与,发育速率成正比关系的前提下进行的。,（b）,一些昆虫在温度与发育速度的关系曲线上有出,现发育恒定温区的可能性。,（c）,一些有效积温的材料是在室内恒温饲养下取得,的。但昆虫在自然界的发育处于变温之中，且,昆虫实际生活的小气候环境与气象资料不完全,相同。,（d）,生理上有滞,育或高温下有夏蛰的昆虫，在,滞,育,或夏蛰期间有效积温是不适用的。,（四）,低温对昆虫的影响及昆虫耐寒性,冬期的低温引起大多数昆虫的大量死亡。,1.,代谢消耗和生理失调,2.,体液结,冰,体液结冰引起昆虫的死亡,主要,是由于原生质失水,不断扩大的冰晶在原生质内形成分割的孔隙，引起原生质和原,生质,膜的,质,壁,分离,破,坏组织和细,胞膜的生理结构等。,过冷却点：,俄罗斯学者巴赫梅捷耶夫(1898)提出：,温度降低时,昆虫体温随着降低，当降至0以下的一定温度时，昆虫体温突然上升,上升至接近0而后又继续下降至与环境温度相同为止。开始突然上升的温点称为过冷却点,体温上升而后再下降的温点称为体液冰点。,测定过冷却点可了解昆虫耐寒性的程度。,不少种类昆虫在冬期到来之前，脂肪和碳水化合物的积累明显增加，水分减少，由于体液浓度的提高而明显地降低体液结冰的温度；当温度继续下降,体内结合水的比例增加,又进一步降低体液结冰的温度。通过这样的生理过程使过冷却点明显下降,耐寒性也显著提高。,3.体液结冰以下的温度,寒代地区的一些昆虫以滞育状态度过漫长的塞冬。这些昆虫不但降低过冷却点的温度,而且可忍受体液结冰而不至于死亡。,二、湿度、降水对昆虫的作用,昆虫水分获得途径：,食物,体壁、卵壳从空气、土壤、植物中吸取,直接饮水,利用体内代谢水,昆虫水分散失途径：,消化、排泄系统排水,呼吸系统蒸发失水,体壁蒸发失水,(,一)昆虫对环境湿度要求,(,a),水生性昆虫,(b)土栖性昆虫或生活于土中的虫期,(c)钻蛀于浆果内、茎内的昆虫,(d),裸露生活于植物上的昆虫或虫期,例如,亚洲飞蝗在温度3050,，相对湿度,35%,时不能完成发育,45%时发育期为 3643d,100%时发育期为 25 31d,但成活率较低,70%,时为适宜湿度,发育期为 3237d,成活率较高,(,二）湿度对昆虫的影响,湿度对繁殖的,影响是比较明显的。多数昆虫产卵时要求高湿度。,在环境湿度偏低的情况下，可能导致：,雌虫不能产卵；,幼虫不能孵化；,幼虫不能脱皮；,成虫不能羽化；,羽化出来的成虫不能正常展翅,对一些刺吸式口器昆虫来说，外界环境湿度的影响相对较少；当湿度偏低时，植物组织内含水量比较低，取食的干物质量相对增加，反而有利于生长发育。,(,三）降水对昆虫的影响,(a),降水提高空气湿度，故对昆虫发育发生影响,(b)降水影响土壤含水量，对土中生活的昆虫起,着重要的作用；,(c)降水对一些昆虫却是重要的条件。,(d),降雪：对土中或土面越冬的昆虫起保护作用,(e)降雨也常常成为直接杀死昆虫的一个因素。,(f),降雨影响昆虫的活动。,三、温、湿度的综合作用,温度与湿度对生物的作用是相互关连的。温、湿度的关系在生物气候学上常常以温、湿度系数或气候图来表示。,(,一)温、,湿,度系数,温、湿度系数(Q)是降水量(M)与平均温度总和(T)的比,值得 P 降雨量和积温比)。其基本公式为：,Q=,M,T,_,(,二)气候图,气候图（,climograph,）,的绘制是在坐标上以纵轴表示每月的平均温度,横轴表示每月的总降水量,以线条顺次连结每月平均温度和每月总降水量的交合点。气候图可以表示不同地区的气候特征。,用其可分析昆虫在新区分布的可能性和不同年份昆虫的发生数量。,四、光在昆虫活动中的意义,光是生态体系中能量的主要来源。,(,一)辐射热,昆虫可从太阳的辐射热中吸取热能。,(,二)光的强度,一些昆虫的活动受到光强的影响。,节律,日出型：如蝴蝶、蜻蜓,夜出型：如蛾类,昼夜型：如蚂蚁,弱光型：如蚊子,(,三)光的波长,昆虫的视觉光区与人的视觉光区不完全相同，不同种类昆虫的视觉光区也有差异。例如蜜蜂的视觉光区为650297nm,。,黑光灯（波长365-400 nm）,(,四)光周期（,photoperiod,）,一,昼夜中光照与黑暗交替的节律称为光周期，一般用光照时数表示。,“,生物钟”：生物对光周期（日变化及年变化）相适应而形成的节律。,光周期的年变化对许多昆虫的反应都非常明显。主要是光周期的年变化是逐日地有规律地增加或有规律的减少的。,光周期对许多昆虫冬季滞育的关系非常密切。,临界光周期（,critical photoperiod,）：引起昆虫种群中50%的个体进入滞育的光周期。,临界光照虫态：对光周期敏感的虫态。一般为滞育虫态的前一虫态。,五.风对昆虫的影响,间接影响：影响环境的,湿度、温度,直接影响：,1.影响昆虫体内水分的散失,从而对昆虫体温发,生影响,。,2.影响昆虫的活动。,3.影响昆虫的地理分布。,4.影响昆虫的迁移、传播,许多昆虫能借风力传播到比较远的地方。,六、,生物因子,（,一）生物因子的作用特点,1 非全体,性,2 密度制约性,3,相互性,4,不等性,（二）食物,1,食物对昆虫的影响,食性,范围：单食性、寡食性、多食性,性质：植食性、肉食性、杂食性、腐食性,各种昆虫不但食性专门化的程度不同，而且不同食物对生长发育速度、成活率、生殖率都会产生影响。,幼虫取食不同食料与营养的积累关；,幼虫积累的营养对成虫的生殖力发生影响；,成虫羽化后补充营养（性器官、卵发育）；,植物的不同发育阶段，对生长发育有影响。,2,昆虫对植物的选择性,昆虫对植物的选择可分为下面 4 个基本阶段,（1）产卵的选择,（2）取食的选择,（3）营养的选择,（4）特殊物质的选择,3,植物对害虫的抗性,（1）,不选择性,（2）抗生性,（3）耐害性,在自然界中，每种昆虫都有大量的捕食者和寄生物，昆虫的这些敌害称为天敌(,natural enemies,),。,（三）天敌,天敌,病原生物：病毒、细菌、线虫、真菌等,天敌昆虫：捕食性、寄生性,其他捕食性天敌：鸟、青蛙、蜘蛛等,七、,土壤因子,据估计，大致有 95%的昆虫种类与土壤环境发生或多或少的直接关系。,（,一）土壤气候,（土壤温度、,湿度）,（,二）土壤的理化性状,土壤三态(固态、气态和液态),土壤土质：沙土、壤土、黏土,土壤中的酸碱度,土壤含盐量,（三）土壤生物,