第六章--储藏物昆虫的生态学ppt课件

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六章储藏物昆虫的生态学\n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”。\n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。\n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\n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。\n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）。\n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。\n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。\n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\n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。\n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\n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\n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）。\n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）。\n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。\n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。\n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。\n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。\n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。\n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。\n巴哈梅契耶夫曲线图解时间T3\n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。\n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\n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\n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。\n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。\n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。\n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。\n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。\n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\n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。\n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。\n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\n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\n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。\n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。\n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（四）储藏物昆虫群落的一般结构可从分类类群和生态类群两个方面讨论储藏物昆虫群落的结构规律。就分类类群而言，无论何种储藏物昆虫群落中，鞘翅目都占优势地位，这说明鞘翅目昆虫的有无和多寡对储藏物昆虫群落的组成影响极大。按生态功能把储藏物昆虫划分为：初级储藏物昆虫，主要是取食原粮的害虫；次级储藏物昆虫，主要是取食粉质粮食害虫；三级储藏物昆虫，如取食粉末残屑的害虫；还有取食储藏物昆虫的天敌。\n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（五）种群数量生命表（lifetable）是预测害虫种群的消长趋势的一种采用工具。把害虫的死亡情况和引起死亡的原因记录在生命表内，可以看出影响害虫和种群大量死亡的主要虫期和因素，进一步按照整个虫期的存活率、生殖力、性比，可以估计其后代种群数量的发展趋势。害虫种群数量变动的因子有：发生基数（P1），繁殖速率（r），死亡率（D）或生存率（1－D），活动或迁移率（m），世代数（n）。其间的关系为：P（种群数量）＝P1×[r×（1－D）]n×（1－m）\n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（六）储藏物昆虫群落中的常见种与优势种常见种是指发现率高的虫种；优势种是指发现率高，而且发生数量大且危害严重的虫种。常见度（δi）的表示公式为：δi＝Ni/ΣNi式中，Ni为第i种昆虫在同一群落中的发现次数；ΣNi为同一昆虫群落中所有昆虫的发现次数之和。同一群落中，各种昆虫的平均发现次数与其总发现次数之比为平均常见度；如果δi大于平均常见度，那么物种i就为该群落中的常见物种；具有δimax的物种，为该群落中的最常见物种；常见度高，平均密度大且危害又重的物种为优势种。\n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（七）储藏物昆虫对食物资源的偏爱度自然条件下，没有一种储藏物会免遭害虫的为害；也没有一种害虫可为害所有的储藏物。即每种害虫对不同食物资源的偏爱程度不同。这种偏爱程度反映了储藏物受害虫危害的程度。为了定量比较储藏物昆虫对不同储藏物偏爱程度，特作如下定义：αij＝Nij/ΣNij式中，αij－第i种害虫对第j种资源的偏爱度；Nij－第i种害虫在第j种资源中的发现次数；ΣNij－为第i种害虫在所有资源中的总发现次数。\n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（七）储藏物昆虫对食物资源的偏爱度一种储藏物昆虫在所有资源中的平均发现次数与其在各种资源中的总发现次数之比为平均偏爱度。如果αij大于平均偏爱度，那么第i种储藏物昆虫就偏爱于取食第j种资源。\n第三节储藏物昆虫的种群动态二、储藏物环境中昆虫种群的演替（一）储藏物昆虫的感染1.田间感染一些种类的储藏物害虫可感染田间未收获的农产品。与其它虫种相比，那些生存在粮粒内部的害虫在收割、脱粒过程中更不容易被清理或杀死。可造成田间感染的常见储藏物害虫有：玉米象、米象、麦蛾、豆象等。另外，一些螨类如食酪螨、跗线螨及蒲螨等也可感染田间的粮食。研究表明感染水平随田间与储藏地距离的增加而下降。\n第三节储藏物昆虫的种群动态二、储藏物环境中昆虫种群的演替（一）储藏物昆虫的感染2.残存粮感染储藏物害虫可以在联合收割机、粮仓、粮食加工厂、食品厂、运输车辆、港口仓等的残存粮中取食。这些残存粮中的害虫可以感染没被感染的储存粮食和田间作物。这些残存粮食有助于害虫度过空仓时期。对于在田间不感染农产品的那些虫种和不接收感染商品的仓库而言，残存害虫就成为入仓商品感染害虫的首要来源，生产中要非常重视这一问题。\n第三节储藏物昆虫的种群动态二、储藏物环境中昆虫种群的演替（一）储藏物昆虫的感染3.野外寄生或大面积传播许多种储藏物害虫似乎都保留有其对野生习性的某些适应性。在远离储藏物品的地方可以诱捕到储藏物害虫，这种现象既可以用大面积传播，也可以用害虫利用野生寄主的能力来解释。这些储藏物昆虫栖息场所包括：野生植物种子、动物的巢穴、居民小片菜地的菜花、路边的草丛、室外腐烂的水果及蔬菜、鸡毛、骨头等。这些害虫的成虫大多具飞翔能力，极易飞入室内感染储藏物。\n第三节储藏物昆虫的种群动态二、储藏物环境中昆虫种群的演替（二）种群增长昆虫生态学家最初致力于用经典公式和生命表数据来阐述和预测昆虫的种群动态。近年来，计算机模拟模型是一种比生命列表统计数据更为准确和灵活的方法。这些模型用以预测害虫种群增长是基于温度和湿度对害虫发育期和产卵量的影响。\n32℃和水分14%的小麦中五种害虫的预测种群增长不同温度和水分%的小麦中谷蠹种群增长的预测\n第三节储藏物昆虫的种群动态二、储藏物环境中昆虫种群的演替（三）原粮中的害虫锈赤扁谷盗从粮食的上部分布到粮堆中部，谷蠹活动范围较小一些，多发生于顶部60cm的中心部位，赤拟谷盗分布与锈赤扁谷盗相似。Arbogast和Mullen（1988）在美国研究了玉米在八年储藏期中的9种害虫的变化。一开始出现最多的是麦蛾，其后四年里，在不同的时期锯谷盗、锈赤扁谷盗、玉米象分别占大多数。在大部分储藏期内，赤拟谷盗的数量都很多，而在第三到第五年时达到绝对多数。五年后，当粮食严重受损时，长头谷盗、大黑粉虫、肾斑皮蠹是占主要地位的虫种。\n第三节储藏物昆虫的种群动态二、储藏物环境中昆虫种群的演替（三）原粮中的害虫在储藏物中害虫的种群动态受多种因素的影响，包括温度的季节性变化、温度梯度、害虫的迁移性、农产品处理和加工、幼虫的滞育、休眠、寄生虫、病原体等等。目前还很少有综合性的研究来描述害虫的种群动态，在某些情况下，很多数据都是从在不同气候条件下做的实验中得到的。必须把许多研究的结果进行综合分析。\n第三节储藏物昆虫的种群动态二、储藏物环境中昆虫种群的演替（四）成品粮中的害虫\n第三节储藏物昆虫的种群动态三、储藏物昆虫的生态对策（一）存活曲线存活曲线（survivalcurve）即种群个体在不同年龄阶段存活率（或存活数）的表达方式，也称生存曲线。将生命表中的存活率、死亡数、与死亡率的数值作成曲线，即得存活率曲线。存活曲线是建立预测预报模型的基础。Pearl（1928）将存活曲线划分为A、B、C三种基本类型。\n昆虫的存活曲线\n第三节储藏物昆虫的种群动态三、储藏物昆虫的生态对策（二）生态对策生态对策是昆虫适应环境并朝着有利于其繁衍的方向发展的过程。Pianka（1970）最先提出r选择和K选择概念用以描述生物种间的适合度（fitness）差异。适合度是指生物物种在某种环境条件下适应性的大小，并称之为生态对策。\nr和K对策者的特征比较特征r—对策者K—对策者气候条件多变，不确定稳定，较确定出生率高低死亡率非密度制约，常是灾变性的密度制约存活率Pearl存活曲线常呈C型和B3型Pearl存活曲线常呈A型种群密度多变、不稳定稳定的平衡种内、种间竞争变动性大变动性小寿命短，常少于1年长，常大于1年\n