昆蟲生態能量學

昆蟲生態能量學主要是研究昆蟲通過營養途徑對能量的利用和轉化效率以及能量在不同營養層級生物類群之間的轉移和轉化規律,一般用能量收支或能流表示(Wiegert,1976;戈峰和歐陽芳,2014)。

基本介紹

  • 中文名:昆蟲生態能量學
  • 性質:昆蟲學研究方法
原理與方法,套用,

原理與方法

日本學者Hiratsuka(1920)測定了家蠶Bombyx mori種群的能量動態,開創了昆蟲種群能量動態的研究。此後,昆蟲生態能量學研究的理論與方法日趨成熟。根據捕食性天敵完全依賴捕食獵物(害蟲)而獲取能量,其攝入的能量相當於獵物被捕食消耗量的原理,戈峰和丁岩欽(1996a)率先提出以能量為統一單位,將捕食性天敵與害蟲種群的密度、年齡結構、存活率及蟲體所含能量綜合在一起,通過研究捕食性天敵種群的能量動態,定量分析捕食性天敵對害蟲控制作用的生態能量分析方法。
能量以食物的形式進入動物個體,其中一部分以糞便能和排泄能的形式排出體外,一部分在代謝過程中以熱能形式被消耗,剩餘部分被儲存於動物體內。根據能量守恆定律,Petrusewicz(1967)提出了一個適用於表述能量在動物體內轉換的基本模型。該模型可用以下能量收支方程表示:I=P+R+F+U,式中IPRFU分別代表攝食能、生產量、呼吸耗能、糞便能和尿能。由於昆蟲的糞和尿無法分開,此能量收支方程通常簡化為:I=P+R+FU。昆蟲攝食能的常用測定方法有重量測定法、糞尿量推算法、同位素標誌法和指示劑法等(戈峰和丁岩欽,1998)。
捕食性天敵依靠捕食害蟲而獲得能量,其所有能量的來源均取自於所捕食的害蟲,其攝食能即為害蟲的被捕食消耗能。因此,可通過測定捕食性天敵種群的攝食能來定量評估其對害蟲的捕食作用。並可以進一步結合昆蟲種群生命表各參數,來評價捕食性天敵對目標獵物下一代的潛在控害作用(Gao et al.,2007)。

套用

Edwards(1953)曾運用瓦伯格測壓法對夜蛾的呼吸速率進行測定。Wiegert&Petersen(1983)總結了生態能量學的早期發展史,提出了能量在昆蟲種群間的轉移。美國生態學家Odum(1988)在生態能量學的基礎上,首次提出能值理論並用於研究生態系統能量流動、傳遞與轉化。此後,微量氧彈能量計與昆蟲呼吸代謝檢測系統儀的成功研製及投入使用極大地推進了生態能量學的發展。在國內,吳坤君等(1986)率先報導了關於棉鈴蟲Helicoverpa armigera的整個生活史能量圖。戈峰和丁岩欽(1996b)首次在昆蟲種群的水平上分析報導了棉鈴蟲種群能量動態,並以此估算棉鈴蟲種群造成的損失。戈峰等(2002)在系統研究的基礎上,進一步以能量為單位,通過研究捕食性天敵種群的能量動態,定量分析捕食性天敵對害蟲的控制作用。在此方法的影響下,Gao et al.(2007)在實驗室條件下研究了中華草蛉Chrysoperla nipponensis在不同齡期對棉蚜的控害能力;並以溫度為作用因子,通過建立棉蚜與龜紋瓢蟲Propylea japonica個體能量收支方程及種群水平的能量傳遞關係,進一步驗證了運用生態能量學是定量評價天敵防控能力的一種有效方法(Gao et al.,2010)。此外,Gao et al.(2008)綜合化學防治和農業措施等方法分析了不同棉田生態系統中害蟲-天敵種群的能量動態特徵,客觀評價了捕食性天敵在棉田生態系統中的作用與地位,對評價田間捕食性天敵的控害能力提供了新思路。戈峰和歐陽芳(2014)全面總結了生態能量學原理及測算方法,對利用昆蟲生態能量學方法研究捕食性天敵的控害能力有很好的借鑑和指導意義。

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