导语:迁飞作为昆虫的一种生存和繁殖的适应性策略,使昆虫能够躲避不利的环境条件、天敌或疾病,追踪有限的资源并利用季节性有利的栖息地。季节性迁飞的距离和方向已被证明不仅受环境因素(即风速、方向和温度)的影响,而且还受昆虫本身的季节性行为的影响。
01了解昆虫过境迁飞监测的相关知识,昆虫的种类众多,迁飞路径不同
大量昆虫的南北往返迁移导致了生物量在地球上的季节性流动,由于昆虫种类和数量众多,季节性迁飞可能通过捕食和竞争对群落产生深远影响,同时在区域之间传递大量的能量、营养、虫源、病原体和寄生虫,对基本的生态系统服务、发展和生物地球化学甚至生态系统的功能产生影响。由于迁飞性昆虫飞行能力较强,在适宜的气象条件下,多地都存在过境迁飞现象。
1、海上过境迁飞
海上迁飞昆虫可通过海面网捕和海域附近吸虫塔、高空探照灯等设备诱捕。网捕作为最广泛的应用技术之一,通过将大型捕虫网悬挂于地面桅杆、风筝、热气球、船头桅杆、飞机和飞艇等不同高空设备上,实现了对迁飞虫群的捕获。
空中网捕技术记录了昆虫在气流中的分布情况,不同物种昆虫种群的性质和密度,为研究昆虫传播距离和途径提供了依据。在南海、东海、黄海和渤海的海面进行系统捕蛾,明确了稻纵卷叶螟夜间迁飞和跨海迁飞等习性。
利用在渤海湾通道设置的高空探照对稻纵卷叶螟进行为期11年的诱捕,为证实稻纵卷叶螟在夏季跨越渤海海域迁飞到中国东北的农业区提供了依据。在-年通过诱捕跨海迁飞棉铃虫成虫,明确了它们的形态、飞行和繁殖能力的季节性变化。
根据中国渤海的北隍城岛上空迁飞种群长达15年的灯诱记录,揭示了迁飞群落的物种组成和丰度的年际和年内变化。从年到年利用探照灯对跨越中国南海的草地贪夜蛾进行监测,基于分子和形态学的鉴定证实,跨海迁飞草地贪夜蛾于年4月11日首次出现在永兴岛,多数属于玉米品系。
2、陆地过境迁飞
利用雷达监测技术对英国南部高空飞行(米)昆虫的生物通量进行了量化,结果显示,每年约有3.5万亿只昆虫(吨生物量)迁徙到该地区上空。利用-年重庆秀山高山网捕的数据,分析了过境迁飞昆虫的虫量变化及时空动态。
在-年通过在中国多地设立高空测报灯,系统观测了东方粘虫发生期日蛾量,基本掌握了粘虫在国内全年各世代发生区域、时间和数量,明确了粘虫迁飞种群周年南北往返迁飞的动态规律。在海南南部利用探照灯诱捕器监测了过境迁飞的昆虫种类和动态,共发现包括粘虫、棉铃虫、稻飞虱等迁飞性害虫在内的种昆虫。
02了解田间迁飞成虫的监测方式,物理防治农业害虫技术方法日趋完善
1、田间种群捕获
田间诱捕迁飞昆虫主要通过灯光诱集和信息素诱集。唐朝时期,古人就开始利用灯光诱杀蝗虫。从白炽灯、黑光灯、高压汞灯,到频振式杀虫灯、太阳能杀虫灯,从地面灯诱捕器到对空中种群有明显诱集效应的高空探照灯诱捕器,从肉眼鉴定诱虫种类到诱虫自动识别计数技术的应用,这种物理防治农业害虫的技术方法日趋完善。
与灯诱对有益昆虫、非目标昆虫、无益无害昆虫的生物多样性的破坏相比,信息素诱集方法提高了诱捕靶标的专一性。目前,性诱剂的应用最为广泛,生产中应用性诱剂监测的迁飞性害虫包括草地贪夜蛾、棉铃虫、棉红铃虫、小菜蛾、斜纹夜蛾、甜菜夜蛾、稻纵卷叶螟等。
此外,可以利用取食习性来诱捕田间害虫,包括诱集植物、诱集枝把以及人工合成的引诱剂等。食诱剂是一种通过模拟植物气味,人工合成配制的生物诱捕剂。通过组配天然提取或人工合成的挥发物组分,已研制出多类对雌、雄害虫均有效的新型食诱剂,在棉铃虫、斜纹夜蛾、甜菜夜蛾和地老虎等迁飞性害虫的监测和防治中发挥了重要作用。
2、内生殖系统
卵巢解剖是一项通过解剖雌蛾生殖系统,根据卵巢发育及精包数量,进一步判断其生殖发育情况的实验技术,也是判定虫源性质、掌握虫害发生规律、提高预测预报准确性的重要方法之一。雌蛾卵巢发育的分级依据昆虫卵巢小管内抱卵量、脂肪粒形态数量、交配囊内精包个数等发育特征划分。
解剖田间捕获雌虫后,可依据卵巢发育级别比例划分虫源性质,包括迁入型、迁入与本地繁殖型、本地繁殖型、迁出型。雄蛾的生殖状态划分指标不宜判断,目前判断雄蛾生殖发育情况主要采用两种方法。
第一种是通过解剖得到的射精管的颜色和形态来判断,如烟芽夜蛾、二化螟、墨西哥水稻螟、斜纹夜蛾等。第二种是通过对雄虫精巢的解剖,测量不同日龄的雄蛾精巢长半轴长度,建立精巢长半轴长度推断日龄的分级标准,依据此标准划分雄蛾日龄,如稻纵卷叶螟、草地贪夜蛾。
3、昆虫雷达监测
20世纪60年代,雷达开始被用于研究昆虫的迁飞过程和现象。雷达是监测昆虫迁飞行为最有效的方法之一,因为它可以在不干扰昆虫迁飞行为的基础上进行监测。20世纪90年代,两种新的昆虫学雷达技术,垂直监测雷达和谐波雷达,开启了雷达昆虫学的新时代。
美国、英国、中国等国的研究者利用不同类型的昆虫雷达,在研究迁飞昆虫分层、导航和集体定向行为方面取得了一些重要进展。利用雷达对迁飞昆虫与边界层的相互作用的研究发现,迁飞昆虫在对流边界层之上的飞行多发生在清晨,空中昆虫生物量与最高屏幕色温呈正相关。
通过监测雷达对中型夜间迁飞昆虫的研究发现,北半球的昆虫飞行应该朝向顺风方向的右侧,迁飞昆虫的偏移量和定向度会随着大气稳定性的增加而增长。在英国利用垂直观测雷达对昆虫迁飞层的研究证实了气象变量与英国上空大型昆虫夜间迁飞层的持续时间和清晰度之间的关系。通过建立昆虫质量、振翅频率和长宽比的雷达识别模型,提高了利用雷达监测迁飞昆虫的准确率,进一步促进了昆虫雷达学的发展。
结语:春季北迁导致种群的大量增加,而迁飞种群夏季在高纬度地区的繁殖使区域性远距离迁飞得以维持。远距离跨区域迁飞容易突发和暴发成灾,不利于预警防控。世界上最重要的暴发性害虫均为迁飞性昆虫,例如蝗虫、棉铃虫、东方粘虫、稻飞虱等。稻飞虱、稻纵卷叶螟、玉米螟、二化螟等迁飞性害虫暴发和流行危害特点给我国粮食生产带来极大威胁。