草原毛蟲屬的分類、地理分布及門源草原毛蟲生活史對策的研究.pdf

1、本研究從青藏高原北部高寒草地重要害蟲門源草原毛蟲(GjJrlaephora menyuanensis Yan etzhou)的地理分布、形態(tài)特征入手，應(yīng)用昆蟲生態(tài)學(xué)研究方法，通過野外調(diào)查和室內(nèi)試驗，系統(tǒng)研究了門源草原毛蟲的生活史特征、棲息地環(huán)境因子對門源草原毛蟲生活史特征的影響。旨在探明門源草原毛蟲在青藏高原極端環(huán)境條件下的生活史適應(yīng)對策，為了解該害蟲種群動態(tài)機(jī)制和制定科學(xué)有效的控制方法提供科學(xué)依據(jù)。研究結(jié)果如下： 1、首次對草

2、原毛蟲屬分類及地理分布進(jìn)行了研究。目前全世界草原毛蟲屬昆蟲有15種，主要分布于北半球的高山，以及北極的凍土地帶，尤以高原地區(qū)較多。亞洲分布13個種、歐洲分布3個種、北美1個種、北極2個種。亞洲草原毛蟲種類集中分布在青藏高原(8個種)和帕米爾高原(4個種)，兩個高原是世界草原毛蟲物種多樣性中心。目前中國分布有8、個種，全部分布于青藏高原的高寒草地上，是該地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)中的主要害蟲。8個種中，青海分布6個種、西藏2個種、四川3個種、甘肅2

3、個種。根據(jù)草原毛蟲成蟲翅和生殖器的特征，以及幼蟲形態(tài)特征，建立了草原毛蟲屬世界物種分類檢索表(幼蟲和成蟲分種檢索表)。 2、新種門源草原毛蟲的形態(tài)特征：成蟲，雌雄成蟲具有性二型特征，主要是雌雄成蟲在外部形態(tài)、個體大小和翅的有無上的差別。雄成蟲，體長8.56±0.18 mm(范圍7.50～9.20 mm)，翅展24.64±0.58 nm(范圍20.50～28.00 mm)；觸角長度不超過前翅的1／2；前翅正面由黑褐色鱗片組成翅的底

4、色，中室端橫脈內(nèi)有一較大的土黃色或桔黃色斑紋，外橫線明顯、土黃色、從翅前緣伸至后緣呈反“s”形彎曲，到達(dá)后緣2／3處；后翅中部有黑褐色小斑。雌成蟲無翅，體長13.60±0.34mm(范圍9.68～15.96mm)，寬6.71±0.25mm(范圍4.92～8.24 mm)，整個身體黃色，密被棕灰色短茸毛。 3、生活史特性主要發(fā)生在高寒草甸草地，一年發(fā)生一個世代，以滯育的一齡幼蟲越冬，翌年3月中下旬至4月上旬開始活動，當(dāng)植物幼芽出現(xiàn)

5、時，一齡幼蟲開始取食，4月下旬至5月初進(jìn)入二齡幼蟲期，5月中下旬進(jìn)入三齡幼蟲期，6月上中旬進(jìn)入四齡幼蟲期，6月中下旬進(jìn)入五齡幼蟲期，7月上中旬進(jìn)入六齡幼蟲期，7月中下旬至8月上中旬進(jìn)入七齡幼蟲期，7月中下旬結(jié)繭化蛹，7月下旬至8月下旬為蛹期，8月中下旬至10月初為成蟲期，8月中下旬至9月上旬為交配期，8月中下旬至9月上中旬產(chǎn)卵，9月中下旬至10月上中旬一齡幼蟲孵化，進(jìn)入滯育越冬。門源草原毛蟲有卵、幼蟲、蛹和成蟲四個發(fā)育階段。在恒溫20℃

6、下平均發(fā)育時間為：成蟲15.50±7.34(雄) and 4.20±1.01 d(雌)；卵21±3.32 d：幼蟲310±5.49 d(雄)and 324±10.28 d(雌)；蛹15.38±1.67 d(雄)和4.02±1.46 d(雌)。 4、門源草原毛蟲幼蟲對溫度的反應(yīng)規(guī)范是，幼蟲的發(fā)育起點溫度為3.8℃，幼蟲有效積溫平均值為1462(日度)，發(fā)育的適溫范圍為15～33℃，發(fā)育亞適溫區(qū)即高溫區(qū)和低溫區(qū)分別為10~C～13℃

7、和36℃～39℃，發(fā)育最適溫度為20v，發(fā)育致死高溫為41℃：恒溫、變溫下毛蟲幼蟲發(fā)育速率在適溫范圍隨溫度增高呈直線上升，在高溫區(qū)和低溫區(qū)發(fā)育時間延長、發(fā)育緩慢；恒溫下的發(fā)育率與恒溫交替變溫下相同日平均溫度的毛蟲幼蟲發(fā)育率接近，但是高于室內(nèi)變溫下相同日平均溫度的發(fā)育率；恒溫下門源草原毛蟲的發(fā)育速率與溫度的關(guān)系用Sharpe and DeMiehele曲線、王-蘭-丁曲線、Lactin曲線和Logistic曲線擬合均較理想。門源草原毛蟲幼

8、蟲對溫度適應(yīng)范圍較其他低海拔昆蟲更寬，有較低的發(fā)育起點值，較慢的發(fā)育速率、較低的最適溫度(20℃)，這些發(fā)育特性是典型的溫帶昆蟲的適應(yīng)性特征。門源草原毛蟲對棲息地溫度的反應(yīng)采取了A／S耐逆生態(tài)對策。 5、野外調(diào)查和多重選擇試驗結(jié)果，門源草原毛蟲產(chǎn)卵選擇的植物有3種，按產(chǎn)卵選擇指數(shù)Ei由高到低排列為，美麗風(fēng)毛菊、麻花九、金露梅。產(chǎn)卵最喜好的植物是美麗風(fēng)毛菊。毛蟲產(chǎn)卵選擇指數(shù)與鳥捕食數(shù)成顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與幼蟲孵化率呈顯著的正相關(guān)關(guān)

9、系，與1～2齡幼蟲和7齡幼蟲的取食選擇及取食性能無相關(guān)性。毛蟲產(chǎn)卵選擇與雌成蟲和子代的適合度有關(guān)，越喜好產(chǎn)卵的植物，雌成蟲的存活率和幼蟲的孵出率就越高。個體適合度的增加是產(chǎn)卵選擇的基礎(chǔ)，捕食風(fēng)險是門源草原毛蟲產(chǎn)卵寄主選擇進(jìn)化的主要脅迫因子。 6、通過室內(nèi)多重選擇取食試驗，確定出門源草原毛蟲選食程序，低齡幼蟲(1～2齡)只選擇取食29種供試植物中的22種植物，隸屬9科17屬，構(gòu)成低齡幼蟲的食物譜。22種選擇的植物中，喜食的植物有異

10、針茅，二柱頭鑣草，黑褐苔草，垂穗披堿草，鱗葉龍膽，華扁穗冰草，花苜蓿。 老齡幼蟲(7齡)在供試的50種植物中選擇取食42種植物，隸屬16科33屬。構(gòu)成老齡幼蟲的食物譜。老齡幼蟲的食物譜較低齡幼蟲的寬。42種選擇的植物中,喜食的植物有二柱頭鑣草，藏嵩草，異針茅，垂穗披堿草，山地早熟禾，鵝絨委陵菜，黑褐苔草，小嵩草，矮嵩草，無芒雀麥，圓穗蓼，珠芽蓼。 7、用1～2齡幼蟲在多重選擇試驗中取食選擇的22種植物和7齡幼蟲選擇的42

11、種植物做非選擇取食試驗，結(jié)果毛蟲1～2齡幼蟲只能在11種植物上存活，7齡幼蟲只能在29種植物上存活。取食效率由高到低的前10種植物的順序是垂穗披堿草、異針茅、鵝絨委陵菜、黃花棘豆、甘肅馬先蒿、圓穗蓼、無芒雀麥、華扁穗草、藏異燕麥、二柱頭鑣草、珠芽蓼。這說明取食效率高的食物不一定是取食選擇性高的植物。1～2齡幼蟲取食選擇指數(shù)與15種食料植物中的營養(yǎng)成分無相關(guān)性，7齡幼蟲取食選擇與28種食料植物中的粗纖維呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與粗蛋白質(zhì)、粗灰分

12、有明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。低生長率、低的食物利用效率和偏高的消化率構(gòu)成了門源草原毛蟲適應(yīng)高寒環(huán)境的食物利用對策。 8、單寧酸劑量對門源草原毛蟲生活史特征有明顯的影響。隨著單寧酸劑量的增加，幼蟲對食物的取食效率、生長率、體重及存活率隨之降低。單寧酸抑制門源草原毛蟲幼蟲生長的效應(yīng)與攝取單寧酸的數(shù)量成正比，這些結(jié)果支持經(jīng)典理論——植物中的次生化合物單寧酸對植食性昆蟲覓食具有廣泛的抗性。單寧酸抑制門源草原毛蟲幼蟲生長的效應(yīng)與攝取單寧酸的數(shù)量成

13、正比。 9、幼蟲種群密度對生活史特征有顯著影響。最少個體試驗法的試驗結(jié)果表明，隨著幼蟲密度增加或食物量減少，幼蟲死亡率增加、化蛹期延長、羽化出的成蟲個體小且壽命短、產(chǎn)下的窩卵數(shù)較少。野外調(diào)查結(jié)果表明，隨著毛蟲幼蟲種群密度增高，毛蟲幼蟲個體明顯變小、繁殖力下降、窩卵數(shù)下降、卵個體增大。不同種群密度下門源草原毛蟲采取不同的生活史對策。野外調(diào)查結(jié)果與室內(nèi)研究結(jié)果基本一致。 10、母代種群密度對子代性比、死亡率及幼蟲發(fā)育速率等生

14、活史特征有明顯影響。采自低密度種群的窩卵數(shù)明顯地比高密度種群的窩卵數(shù)要大，而高密度種群的卵要比低密度種群的卵大。卵的大小與發(fā)育率之間均表現(xiàn)出一致的正相關(guān)關(guān)系，有卵越大幼蟲發(fā)育速率越快的趨勢。隨著母代種群密度的增大，子代幼蟲的存活率有下降的趨勢。子代繁殖力與母代種群密度無相關(guān)性。母代種群密度與子代的性比和雌蟲數(shù)量呈極顯著相關(guān)性。源自低密度子代的雌蟲數(shù)明顯比源自高密度子代雌蟲數(shù)多，而高密度地區(qū)雄蟲和雌蟲的數(shù)量相等，或略偏雄性。高密度種群增長

15、率減少的原因與其子代存活率下降、繁殖大量雄蟲有關(guān)，隨著種群數(shù)量的下降能夠推遲種群的恢復(fù)。毛蟲通過性比的調(diào)節(jié)實現(xiàn)種群數(shù)量的自動調(diào)節(jié)，使種群達(dá)到最佳大小和最大適合度。 門源草原毛蟲通過幼蟲蟲齡數(shù)、發(fā)育時間的性二型縮短發(fā)育期，蛹形態(tài)、顏色、發(fā)育期性二型調(diào)整兩性發(fā)育期一致，以偏雌的性比補(bǔ)償雌幼蟲較長的發(fā)育期帶來的死亡風(fēng)險增大的代價，實現(xiàn)一年之內(nèi)完成一個世代；幼蟲喜食草地優(yōu)勢草本植物，這種取食對策提高了種群的存活率：在風(fēng)毛菊下隱蔽結(jié)繭化蛹

16、、雌成蟲在繭內(nèi)產(chǎn)卵的繁殖方式，大大降低了天敵的捕食風(fēng)險，提高了存活率。雌成蟲無翅節(jié)約耗能，最大限度投入生殖能量。門源草原毛蟲對高原生物、非生物環(huán)境因子有其獨特的適應(yīng)特性，對溫度適應(yīng)范圍較其他低海拔昆蟲更寬，有較低的發(fā)育起點值，較低的最適溫度，這些特征更有利于毛蟲在低溫下盡快生長，為毛蟲高效率利用熱能提供了可能。隨著種群密度改變，毛蟲通過改變生活史特征，使種群適合度最大；隨著種群密度的變化，毛蟲采取改變性比自動調(diào)節(jié)種群繁殖力的對策，使種群