昆虫生态学及害虫预测预报

**部分昆虫生态学 **章绪论 随着人类社会发展、环境条件变化以及环境与昆虫长期协同进化，昆虫生态学以其独*的方法论研究昆虫与环境的关系，形成了较为庞大的学科分支体系，为整个生态学理论发展做出了不可磨灭的贡献，并广泛应用于解决农林业生产实际问题。为了提高学生的生态意识，让学生认识和理解昆虫生态学的发展历史及其生态学发展所做的贡献，了解环境污染与害虫治理等生态学问题，树立害虫生态调节的科学生态观。本章介绍了昆虫生态学的定义与发展历史、昆虫生态学的研究内容与研究方法、昆虫生态学与害虫治理；较为详细地介绍了昆虫生态学几个重要分支学科的研究进展。 **节昆虫生态学概述 一、昆虫生态学的定义与发展历史 现代生命科学向两个方向迅猛发展。一是在分子、染色体、细胞、器官、组织水平探索生命现象的秘密，向微观方向发展；一是在种群、群落、生态系统乃至生物圈水平上揭示生命系统的奥妙，向宏观方向发展。现代生态学不仅向宏观生态学发展，而且也在分子微观水平上探索环境对生命现象的影响机制，所以生态学是生命科学的前沿科学。 昆虫生态学是生态学重要分支科学，是以昆虫为研究对象，研究昆虫与环境相互作用机制和规律的科学。环境复杂的多样性导致了昆虫生物多祥性。而对多样性的昆虫世界，同样可以用多种方法研究其变化。例如，环境因素如何影响昆虫DNA分子变化导致的突变现象，环境因素如何影响昆虫生理生化变异导致行为变化，环境因素如何影响昆虫个体、种群、群落的发展变化等，由此产生了诸如昆虫分子生态学、昆虫遗传生态学、昆虫生理生态学、昆虫化学生态学、昆虫种群生态学、昆虫群落生态学和昆虫行为生态学等。 （一）昆虫生态学发展简史 昆虫生态学的发展与生态学发展一样古老。在古代漫长的生产实践活动中，人们逐渐注意到了生物与环境之间的关系，形成了朦胧的生态学思想。例如，原始部落通过打猎、捕鱼、采摘果实等活动，积累了丰富的生态学知识。 公元前200～公元前100年的秦汉时期就已确立了二十四节气，惊蛰、谷雨反映了作物、昆虫与气候的关系；南北朝时名医陶弘景在《名医别录》中记载了细腰蜂在螟蛉幼虫体内寄生的现象，描述了简单的双重种间关系。 在西方，古希腊哲学家Theophrastus（公元前370～公元前285年）不但注意到了气候、土壤、植物生长和病害的关系，而且注意到不同地区植物群落的差异；古罗马的Pling（公元9Q～公元79年）将动物分为陆柄、水生和飞翔三大类群。人类在实跋中不断积累起来的这些知识为生态学的诞生奠定了基础。 生态学作为专门的学科研究是在16世纪文艺复兴之后。1749年，法国人Buffon提出“生命律”，**次将有关动物与环境关系的知识系统化。1803年Malthus发表了《人口论》，阐述了人口增长与食物的关系。1859年Darwin的《物种起源》创立了进化论，更深化了人类对生物与环境关系的认识。1865年Reiter将两个希腊字logos（研究或科学）与oikos（住所、柄息地）合并构成了生态学（oikologie）-词。1866年Haeckel将生态学定义为“研究有机体与其环境条件相互关系的科学”，标志着生态学的诞生。 一百多年来，生态学发展很快，多学科相互渗透形成了多学科和多个分支与学派。 （1）按研究对象分为动物生态学、植物生态学、微生物生态学。动物生态学又可分昆虫生态学（insectecology）、鱼类生态学、鸟类生态学、哺乳动物生态学、人类生态学等。 （2）按生物的不同组织水平分为个体生态学（autoecology）、种群生态学（population ecology）、群落生态学（community ecology）、系统生态学（ecosvstem ecology）、景观生态学（landscapeecology）筹。 （3）按所处的环境特点分为淡水生态学、海洋生态学、草原生态学、森林生态学、沙漠生态学等。 （4）按分析方法分为理论生态学、数学生态学、统计生态学、经济生态学等。 由于环境条件的不同和研究方法的不同，生态学m现了不同的学派。英国、美国学派主要成就是关于群落的动态演替和演替顶级学说，侧重于动态生态学研究。而法国、瑞士学派的主要贡献是对群落的结构研究，侧重静态生态学研究；北欧学派主要继承和发展了War-ming在植物地理学方面的工作，而前苏联学派则侧重于生物地理群落等近似生态系统方面的研究。 近代生态学的发展起步于1935年，英国植物生态学家Tanslev将生物与环境看成是一动态的整体，**次提出了生态系统（ecosystem）的概念，并提出了“生态平衡”的观点。这些观点很快被生态学家们接受，从而标志着现代生态学已经起步。1952年，Odum对弃耕田的次生演替及生态系统内的能流、物流做了大量的研究工作，出版了《生态学基础》一书，使得生态学家站得更高，从全局出发观察生态变化，进一步确立了系统生态学的地位。 生态学的发展表明：社会需求推动生态学向定量、控制和应用方向发展。20地纪60年代末及70年代初，世界经济经过第二次世界大战后的恢复和发展，接连m现被西方称之为“五大生态危机”的污染、资源、能源、人口、粮食危机，这时，为解决这些社会生活中cl现的生态问题，使得生态知识得到了空前普及，参加生态研究人数迅猛增加，生态学的分支科学不断产生。例如，生态学吸收系统论、控制论和信息论的营养，利用计算机手段研究分析生态系统，其代表作有Pielou的《数学生态学引论》、May的《理论生态学》等，都对生态学向定量研究发展起到了推动作用。 同时生态理论与实际应用相结合，并在应用中与其他学科发生广泛的交叉，产生了农业生态学、城市生态学、资源生态学、环境生态学、经济生态学和污染生态学等。此外，与生态方法、生态T程与生态系统控制有关的研究也得到了迅速发展，日益深入到白然科学乃至社会科学的许多领域，使一些新兴的边缘学科脱颖而出。 （二）昆虫生态学的发展及特点 昆虫生态学在生态学发展中具有极其重要的地位，为生态学的发展做II+了卓越的贡献。回顾生态学的发展，许多重要的理论、学说和方法均来源于对昆虫的研究。 （1）昆虫与人类发展和生产活动密切相关。人类在长期的生产实践中发现昆虫与人类、植物、环境密切相关，特别是医学昆虫和农业害虫是人类发展史中生产和生活的大敌，因而对其研究的较多，积累的资料和知识相应丰富。 （2）昆虫是实验室和田间试验的理想材料。昆虫种类多、数量大、繁殖力高、生活周期短，因而是生态学家研究的理想材料。 （3）昆虫生态学的发展已经突破了传统。昆虫生态学研究超越了原有的研究尺度和范畴，在宏观方面向景观生态学发展，在微观方面向器官、细胞和分子水平延伸。 正是由于昆虫生态学所具有的特征，使得昆虫生态学领先于整个生态学的发展，为生态学的发展做出了卓越的贡献。 （三）中国昆虫生态学发展及特点 中国昆虫生态学的发展可以分为三个阶段：**阶段是20世纪30年代以前的经典昆虫生态学的成长期，主要以个体生态学研究为主，兼顾种群生态学的研究；第二阶段是20世纪60年代的经典生态学的成熟期，研究范畴扩展到昆虫生理生态学、昆虫种群生态学和昆虫群落生态学，这期间中国昆虫生态学与国际同期昆虫生态学研究相比差距较大；第三阶段是20世纪70年代以后的观代昆虫生态学的发展期，出现了昆虫数学生态学、昆虫化学生态学、昆虫行为生态学、昆虫遗传生态学，并且与害虫治理等农业生产实际相结合，在害虫治理中发挥了重要的作用。 中国昆虫生态学发展的主要特点如下所述。 （1）始终以重要经济昆虫为研究对象，紧密结合农、林业生产，卫生保健和环境保护工作，取得了重要成果。20世纪50～60年代，全国开展的粘虫迁飞的标记、释放、再捕分析研究和东亚飞蝗迁飞的研究举世瞩目。 （2）从描述性科学走向试验、机制和定量研究。20世纪70年代以后组建的多种昆虫种群生命表，发展了昆虫抽样理论，为昆虫数学生态学的发展创造了条件。种群动态模型、竞争模型、突变模型等不断建立并应用于生产实践。 （3）研究对象从个体迈向群体以至生态系统。从识别、鉴定物种、认识个体的存在，到以种群为研究对象，进而发展到研究生态系统和复合系统，这不仅是研究领域的拓展，而且是学术指导思想的发展和提高。生命现象是物质运动的高级形式，其表现千姿百态，并相互联系、相互制约，以大量重复的形式m现。因此需要综合的方法、整体的思想。 （4）现代昆虫生态学向宏观与微观两极发展。分子生物学技术和纳米技术等已经广泛用于昆虫生态学，形咸了昆虫分子生态学，大大提高了昆虫生态学的科学性。采用昆虫雷达技术研究棉铃虫（Hilicoverpa armigera）等重大害虫的迁飞行为，应用“3S”技术（卫星遥感监测系统、全球定位系统、地理信息系统）等综合分析气象、地理和害虫种群动态，从系统水平揭示害虫成灾规律，组建精确的监测网络和快速的预警系统，从数学生态学理论和信息生态学技术等方面解决害虫中长期预报的准确性问题。 （5）多学科相互渗透，分支学科不断涌现。学科之间的相互渗透是现代自然科学发展的共同特点，而生态学本身就是以多学科（如植物学、土壤学、气候学等）为基础的科学。 二、昆虫生态学的研究内容与研究方法 昆虫生态学主要包括以下内容。 （1）昆虫个体生态学。昆虫个体生态学以昆虫个体及其居住环境为研究对象，研究其与自然环境之间的相互关系，探讨环境因子对生物个体的影响以及生物个体对环境所产生的适应和生态适应的形态、生理及生化机制。 （2）昆虫种群生态学。在自然界中物种总是以同种个体组成的种群形式存在，所以种群是物种存在的基本单元，是群落的基础，是联系个体和群落的桥梁。研究昆虫种群与环境的关系必须考虑昆虫种群的特性及其增长的规律。因此，昆虫种群生态学研究的主要内容包括昆虫种群的密度、出生率、死亡率、存活率等基本特征和种群增长的动态及其调节，即所谓的数量动态。由于昆虫种群在自然界的分布状况和形式不同，且随时间变化而变化；又由于统计检验大多数是建立在正态分布的基础上，而大多数昆虫种群数量的概率分布不符合正态分布，难以用常规的统计检验方法进行统计检验，因而，昆虫种群生态学研究还包括昆虫种群在自然界的分布格局、抽样方法，即所谓的空间动态。另外，昆虫种群中大多数有明显的年龄结构划分，且随着时间变化种群的结构不断发生变化，因此，昆虫种群生态学又包括种群的结构动态。 （3）昆虫群落生态学。昆虫群落生态学以昆虫群落为研究对象，研究群落与环境间的相互关系，群落的组成、结构、分布、动态演替及群落的自我调节。由于群落是由两种以上的种群构成，存在复杂的种间关系，因此昆虫群落生态学还包括竞争关系、生态位理论、捕食者与猎物关系、互利共生等以及生物多样性内容。 （4）昆虫在生态系统中的功能与作用。生态系统是指生物群落与其生活环境间由于相互作用而形成的一种稳定的自然系统。在这个自然系统中，不仅昆虫间进行着物质循环、能量流动及信息传递，昆虫与寄主植物间也进行着物质循环、能量流动、信息传递。这些与农业生态系统中的害虫控制具有密切关系，是昆虫生态学中的重要内容。 昆虫生态学学科体系还包括完整的研究方法。由于生态学研究内容和范围及其广泛，同时与其他科学相互渗透，使得昆虫生态学研究方法也变得十分复杂。主要方法有以下几种。 （1）野外与现场调查。在野外与现场调查中除了要应用生物学、化学、物理学、地学及气象学知识外，还要时常借助现代化的调査工具，如在海关货检、査船、査飞机甚至人造卫星等以及迁飞昆虫需采用先进技术和仪器（如示踪元素、无线电追踪、遥感、遥测及昆虫雷达等）进行调查。 （2）实验室分析。实验室分析除一般生物学、生理学、毒理