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蛾类昆虫行为节律

2013-08-15涂小云陈元生

生物灾害科学 2013年1期
关键词:羽化交配节律

涂小云,陈元生

(1.江西师范大学 生命科学学院,江西 南昌 330022;2.江西环境工程职业学院,江西 赣州 341000)

因地球公转产生季节变换,自 转产生昼夜更替,自然环境(包括:温度、湿度、光照)呈现周期性 变化,自然界生物的生理活动和外在行为形成周期 节律特征,形成生物钟[1-3]。二十世纪以来,人们对 生物节律进行了系统研究,有资料表明,动物(包 括昆虫)的各种行为都表现出昼夜节律性[4-5]。其中 也包括鳞翅目蛾类昆虫。有报道表明,蛾类昆虫昼 夜行为节律主要涉及化蛹、羽化、交配、产卵、孵 化等。通过了解蛾类昆虫的昼夜行为节律,对蛾类 昆虫行为节律进行总结,有助于人们掌握种群活动 规律,为蛾类益虫的利用和害虫的防治提供重要理 论依据。

1 化蛹行为节律

蛾类昆虫化蛹行为有的具有节律性,有的不具有节 律性,有的节律性随环境条件改变而改变,不同昆虫种类,节律特征不同。如西南草螟(Diatraea grandiosella)化蛹具有节律性,化 蛹高峰出现在黄昏[6],但蓖麻蚕(Philosamia cynthiaricina)和家蚕(Bombyx mori)化蛹没有节律 性[7-8]。棉铃虫(Helicoverpa armigera)在暗期化蛹率占 80%,具有明显的昼夜节律,但当暗期与光期反转安排时,化 蛹行为节律也随之颠倒[9];而夜蛾科昆虫毛健夜蛾(Brithys crini)在光期的化蛹率显著高于暗期。

2 羽化行为节律

有关昆虫羽化节律的研究在鳞翅目中有较多的报道,多数蛾类成虫羽化发生在夜间(暗期),且多 数发生在前半夜,如二化螟(Chilo suppressalis)水稻类群和茭白类群对环境光周期极为敏感,羽化节律 大致相同,且雌、雄成虫的羽化高峰均出现在熄灯后1h内[10];自然光照下,美国白蛾(Hyphantria cunea)雄成虫和雌成虫的羽化节律也基本一致,羽 化主高峰在19:00—20:00,次高峰在18:00—19:00,也是以暗期开始后 1~2h为主要羽化时间[11]; 而微 红梢斑螟(Dioryctria rubella)羽化高峰期出现在18:00—24:00[12]。也有些昆虫的羽化发生在后半夜,如蜀柏毒蛾(Parocneria orienta)羽化行为主要集中 在暗期的01:00—05:00[13];甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)在00:00—08:00,其羽化数占总羽化数一半 以上[14],也有研究认为,甜菜夜蛾(S.exigua)雌雄在夜间各有2个羽化高峰,分别在17:00—22:00 和01:00—05:00[15];桃蛀螟(Dichocrocis punctiferalis)羽化高峰出现在凌晨(00:00—06:00)[12]。而 亚洲玉米 螟(Ostrinia furnacalis)成虫羽化高峰出现在暗期,但 存在着代别差异,一代羽化高峰在20:00—22:00,二代在20:00—01:00[16]; 与化蛹节律类似,棉铃虫(H.armigera)暗期羽化率占 98%,当暗期与光期反 转安排时,羽化行为节律也随之颠倒[9]。

有些蛾类成虫羽化发生在白天的上午,如金葡 萄透翅蛾(Paranthrene regali)全在白天羽化,而 且以上午为多[17]; 金 纹细蛾(Lithocolletis ringoniella)羽化 主要集中在上午 08:00—11:00,占羽化总量的61.25%[18]; 金 星梣叶槭大蚕蛾(Hyalophora cecropia)在黎明后 01:00—09:00羽化[19]; 另一种夜蛾科昆虫 毛健夜蛾(B.crini)羽化高峰期也出现在上午 10:00 —11:00 点。也有些蛾类成虫羽化发生在白天的下 午,如柞蚕(Antheraea pernyi)主要在下午羽化[19]; 榆木蠹蛾(Holcocerus vicarius)羽化行为虽全天可见,但主要集中在15:00—19:00[20];沙棘木蠹蛾(Holcoc erus hippophaecolus)成虫羽化集中在16:00 —19:00[21];茶毛虫(Euproctis pseudoconspersa)成虫 羽化集中在下午 14:00—17:00时[22]。

3 交配行为节律

为了不受或少受天敌的影响,蛾类成虫的交配主要发生在夜间(暗 期)。沙棘木蠹蛾(H.hippophaecolus)交配高峰在21:00左右[21]; 榆木蠹蛾(H.vicarius)交尾高峰出现在晚23:00左右,光 期未见 交尾[20];美国白蛾(H.cunea)具有两个交尾高峰,分别在03:00—04:00和04:00—05:00[11],毛健夜蛾(B.crini)也具有两个交配高峰,分别在晚上19:00— 20:00和凌晨00:00—01:00时;棉 大卷叶野螟(Syllepte derogata)交配发生在熄灯后,交配高峰发生在20:00 —22:00[23]; 甜菜夜蛾(S.exigua)85%以上的交配集 中发生在夜间02:00—07:00[14]。

亚洲玉米螟(O.furnacalis)交尾盛期在0:00左 右,但不同发生区的虫源和不同代别的交尾盛期稍有不同,2代区1代成虫为23:00—04:00,3代区1代 成虫为01:00—03:00,2代成虫为23:00—03:00[16];尚有些蛾类交配高峰与寄主植物有关,如 二化螟(C.suppressalis)水稻类群成虫的交配高峰出现在熄灯 后 4.5 h,而 茭白类群成虫的交配高峰出现在熄灯后 7.0至7.5 h[10],类似地,草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)交配高峰也与寄主植物有关,玉米类群 交配主要发生在夜间前2/3的时间内,而 水稻类群的发生在夜间后1/3的时间内[24]。

但有的蛾类交配主要发生在白天(光期),如 蜀 柏毒蛾(P.orienta)交尾高峰期出现在08:30左右[13]和金纹细蛾(L.ringoniella)交配集中在06:30 — 11:30[18],葡萄透翅蛾(Paranthrene regali)交配高峰 期在14:00前后,夜间则不交配[17]。

4 产卵行为节律

从上世纪 60年代开始陆续出现了有关昆虫产 卵节律的报道,如棉红铃虫(Pectinophora gossypiella)[25]等 。从现有的报道来看,蛾类昆虫产 卵也主要发生在夜间(暗期),如棉红铃虫(P.gossypiella)的产卵高峰期处于暗期早期并可持续 7 h[25]。近些年来有关产卵节律的研究也逐渐增多,如沙棘 木蠹蛾(H.hippophaecolus)产卵集中在交配后的第2d20:30—22:00之间[21]; 亚洲玉米螟(O.furnacalis)产 卵高峰也与代别有关,1 代成虫产卵高峰在20:00 —21:00 时,2 代成虫则在21:00—22:00 时产卵最多 [16];棉大卷叶野螟(S.derogata)雌成虫在熄灯后约 30min开始产卵,产 卵高峰发生在20:00—22:00[23]; 甜菜夜蛾(S.exigua)成虫主要在夜间产卵,其中在00:00—05:00 占 65%以上[14],而毛健夜蛾(B.crini)在断光后第 1~3h和光开启前的第1~4h产卵量占 69%。

5 孵化行为节律

蛾类卵的孵化主要出现在黎明前后,如棉红铃 虫(P.gossypiella)在L:D=12:12 下表现出明显的节 律性且孵化出现在黎明后[26],又 如毛健夜蛾(B.crini)孵化的高峰期在光期第 3~4h,即 08:00—10:00;西 南草螟(D.grandiosella)、柞 蚕(A.pernyi)的卵在黎明 孵化[6]; 葡萄透翅蛾(P.regali)卵在8:00 时前后孵 化最多[17]。

6 其他行为节律

在一些种类的昆虫中幼虫蜕皮也具有节律性,例如,柞蚕(A.pernyi)和烟草天蛾(Manduca sexta)表现出明显的蜕皮高峰,但与光周期和幼虫龄期有密 切关系[27]。在自然光照、23℃的条件下,银星哈灯 蛾(Halisidota argentata)的二龄、三龄幼虫在暗期开 始后不久取食最多,在光期开始后也会偶尔取食; 冷杉绿伪尺蛾(Nepytia phantasmaria)的幼虫在自然 光照、1 0℃条件下所表现出的取食及其它行为节律 都属于典型的夜间活动型[28]。

7 结论与讨论

综上所述,少数蛾类昆虫行为没有节律性,如 蓖麻蚕(P.cynthia ricina)和家蚕(B.mori)化蛹行为不 具节律性[7-8],绝大多数蛾类昆虫行为具有节律性,但同种昆虫的不同行为具有不同的节律性,如西南 草螟(D.grandiosella)化蛹高峰在黄昏,而卵孵化高 峰在黎明[6]。蛾类昆虫同一种行为的节律性受多种 因素的影响:如(1)暗期与光期的安排不同,则棉 铃虫(H.armigera)的化蛹或羽化节律不同[9];(2)不 同代别的亚洲玉米螟(O.furnacalis)羽化、交尾和产 卵行为节律不同[16];(3)不同性别的甜菜夜蛾(S.exigua)羽化行为节律不同[15];(4)不同寄主植物饲 养的二化螟(C.suppressalis)和草地贪夜蛾(S.frugiperda)交配节律不同[10,24]。此外,诸多文献表明,光周期对蛾类昆虫节律行为也有影响,如枣粘 虫(Ancylis sativa)[29]梨小食心虫(Grapholitha molesta)等[30]和毛健夜蛾(B.crini)[31]。可见蛾类昆虫的行为节律性极其复杂,不同的行为节律可能是其适应性策略的外在表现,也可能是蛾类昆虫繁盛的原因之一。此外,暗期给予一定时长的光照(即光 脉冲)可能对一些主要在暗期交配和产卵的昆虫有干扰作用,值得今后研究。

[1]Pittendrigh C S.Temporal organization:Reflection ofDarwinian watcher[J].Annual Review of Physiology,1993,55:17-54.

[2]Takahishi J S.Molecular neurobiology and genetics of circadian rhythm in mammals[J].Annual Review of Neuroscience,1995,18:3531-3553.

[3]Saunders D S.Insect clocks[M].Amsterdam:Elsevier Science,2002:6-100.

[4]尚玉昌.动物的行为节律[J].生物学通报,2006,41(10):8-10.

[5]吴少会,向群,薛芳森.昆虫的行为节律[J].江西植保,2006,29(4):147-157.

[6]Takeda M.Ontogeny of the circadian system governing ecdysis rhythms in a holometabolous insect,Diatraea grandiosella(Pyralidae)[J].Physiological Entomology,1983,8(3):321-331.

[7]Fujishita M,Ishizaki H.Temporal organization of endocrine events in relation to the circadian clock during larval-pupal development inSamia Cynthia[J].Journal of Insect Physiology,1982,28(1):77-84.

[8]Sakurai S.Temporal organization of endocrine events underlying larval-pupal metamorphosis in the silkworm,Bombyx mori[J].Journal of Insect Physiology,1984,30(8):657-664.

[9]吴坤君,龚佩瑜.棉铃虫化蛹和羽化的昼夜节律[C]//李 典谟.昆虫与环境—中国昆虫学会 2001年学术年会论 文集.北京:中国农业出版社,2001:157-159.

[10]孙丽娟,戴华国,衣维贤,等.二化螟水稻种群与茭白 种群成虫羽化节律和交配节律的研究[J].昆虫知识,2002,39(6):421-423.

[11]李志军.美国白蛾成虫行为节律研究[J].科技信息,2008(7):155,176.

[12]梁军生,童新旺,刘跃进,等.微红梢斑螟与桃蛀螟蛹 期生物学特性研究[J].湖南林业科技,2011,38(3):28-30,47.

[13]张坤胜,杨伟,卓志航,等.蜀柏毒蛾生殖行为及性信息素产生与释放节律[J].昆虫学报,2012,55(1):46-54.

[14]李建勋,李娟,程伟霞,等.甜菜夜蛾成虫生物学特性 研究[J].中国农学通报,2008,24(5):318-322.

[15]李子玲,杨桂珍,韦绥概,等.甜菜夜蛾发生规律及防 治技术简述[J].湖北植保,2005(5):40-42.

[16]李文德,陈素馨,张树发,等.亚洲玉米螟一、二代成虫 行为生物学研究[J].张家口农专学报,2002,18(4):1-5,32.

[17]周祖琳.葡萄透翅蛾的习性与防治策略探讨[J].植物 保护学报,1991,18(1):45-48.

[18]孟芳,李鑫,张金钰,等.金纹细蛾及其优势寄生蜂主 要行为的研究[J].西北农林科技大学学报:自然科学版,2010,38(5):93-100,105.

[19]Truman J W,Riddiford L M.Neurodendocrine control of ecdysis in silkmoths[J].Science,1970,167(3925):1624- 1626.

[20]杨美红,张金桐,刘金龙,等.榆木蠹蛾生殖行为及性 信息素产生与释放节律[J].昆虫学报,2010,53(11):1273-1280.

[21]宗世祥,骆有庆,路常宽,等.沙棘木蠹蛾生物学特性的初步研究[J].林业科学,2006,42(1):79-84.

[22]王永模,戈峰,刘向辉,等.茶毛虫成虫的行为习性观 察[J].昆虫知识,2003,40(4):343-345.

[23]张清泉,张雪丽,陆温,等.棉大卷叶野螟繁殖特性研 究[J].广西农业科学,2009,40(3):258-261.

[24]Pashley D P,Hammond A M,Hardy T N.Reproductive isolating mechanisms in fall armyworm host strains(Lepidoptera:Noctuidae)[J].Annals of the Entomological Society of America,1992,85(4):400-405.

[25]Pittendrigh C S,Minis D H.The entrainment of circadian oscillations by light and their role as photoperiodic clocks [J].American Naturalist,1964,98(902):261-294.

[26]Minis D H,Pittendrigh C S.Circadian oscillation controlling hatching:its ontogeny during embryogenesis ofa moth[J].Science,1968,159(3814):534-536.

[27]Truman J W.Physiology of insect rhythms.I.Circadian organization of the endocrine events underlying the moulting cycle of larval tobacco hornworms[J].Journal of Experimental Biology,1972,57:805-820.

[28]Edwards D K.Activity rhythms of lepidopterous defoliators.II.Halisidota argentataPack.(Arctiidae)andNepytia phantasmariaStkr.(Geometridae)[J].Canadian Journal Zoology,1964,42(6):939-958.

[29]韩桂彪,杜家纬,李捷.枣粘虫交配行为生态学研究[J].应用生态学报,2000,11(1):99-102.

[30]蔡明飞,刘彦飞,王艳蓉,等.光周期对梨小食心虫生 长发育和生殖的影响[J].西北农业学报,2010,19(11):169-172.

[31]涂小云,陈元生,陈娟,等.不同波段 LED 光源对毛健 夜蛾行为的影响[J].昆虫学报,2012,55(10):1185- 1192.

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