1、1.1生態(tài)學(xué)與昆蟲生態(tài)學(xué)的基本概念什么是生態(tài)學(xué)ecology？ 研究生命系統(tǒng)與其環(huán)境之間相互關(guān)系的學(xué)科。（馬世駿，著名生態(tài)學(xué)家） 環(huán)境又包括非生物環(huán)境和生物環(huán)境。Levels of biological organization?Five levels：個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)、生物圈。1869年，生態(tài)學(xué)由德國生物學(xué)家 恩斯特?？藸柺状蚊枋觥把芯可镉袡C(jī)物與其周圍環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)。”幾個重要概念：Species 種 生物個體間相近似而能夠交配，產(chǎn)生可育（fertile）的后代；population群，種群 指在一定時間內(nèi)占據(jù)一定空間的同種生物的所有個體。Community 群落 具有直接或

2、間接關(guān)系的多種生物種群的有規(guī)律的組合，具有復(fù)雜的種間關(guān)系。包含一定的空間。Ecosystem 生態(tài)系統(tǒng) 指由生物群落與無機(jī)環(huán)境構(gòu)成的統(tǒng)一整體。個體生態(tài)學(xué) autecology = ethology群體生態(tài)學(xué) synecology 生態(tài)學(xué)的三個主要研究步驟：1、 野外觀察與調(diào)查。 這是基本方法；2、 室內(nèi)實(shí)驗測定。 進(jìn)一步完善，檢驗科學(xué)理論和假設(shè)。 這是重要途徑；3、 理論分析。 是前兩者的升華，可用于解釋現(xiàn)象和結(jié)果，指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。田間昆蟲取樣調(diào)查的方法：A. 五點(diǎn)取樣： 適用于較小或近方形的田塊，樣點(diǎn)可稍大；B. 對角線取樣： 分單對角線和雙對角線，樣點(diǎn)可稍大，取樣數(shù)較少；C. 棋盤式取樣 將

3、田塊劃分等距、等面積方塊，每隔一個中央取點(diǎn)；D. 單行線取樣 適用于成形的作物田；E. “Z”字形取樣 樣點(diǎn)分布沿田邊較多，田中較少。主要針對在田間分布不均的昆蟲，如紅蜘蛛。昆蟲的觀測方法：1、 直接肉眼觀察；2、 拍打或抖動法（拍離法）3、 抽吸法4、 網(wǎng)捕法2.1種群生態(tài)學(xué)昆蟲種群生態(tài)學(xué)（population ecology of insect）的概念：研究 種群，環(huán)境和時間、空間，性比、出生率、存活率、遷移率、年齡結(jié)構(gòu)、分布、種內(nèi)競爭、種間競爭、生態(tài)對策、種群模型以及種群調(diào)節(jié)和數(shù)量波動原因等。種群生態(tài)學(xué)的首個重要的理論貢獻(xiàn)者 Thomas Malthus 托馬斯馬爾薩斯。他發(fā)表了人口學(xué)原

4、理。2.1.1 什么是種群？種群（population）的概念：是指生活在一定空間內(nèi)，同屬一個物種的個體的集合。Properties of population? 研究種群的幾個property（性質(zhì)）：Density 密度 birth rate 出生率 mortality rate 死亡率Growth rate 增長率 age-structure 年齡結(jié)構(gòu) 則很穩(wěn)定Distribution in time and space 時空分布 sex radio 性別比例 種群有哪些特征？ 1、 數(shù)量特征 。（出生率、死亡率、遷入率和遷出率）2、 空間特征。（隨機(jī)分布、聚集分布、均勻分布）3、 遺傳

5、特征。4、 系統(tǒng)特征。2.1.2昆蟲種群的空間格局 種群的空間分布圖式（spatial distribution pattern）包括 A.分布是數(shù)理統(tǒng)計上的變量分布：即 poisson分布 、正二項分布 和 負(fù)二項分布。 B.圖式是有機(jī)體在空間定位所表現(xiàn)的圖式：即隨機(jī)分布、均勻分布、聚集分布。 Ps: A.和B. 一一對應(yīng)。2.1.3昆蟲種群增長模型 用于描述種群的兩種數(shù)學(xué)模型： A.世代不重疊的離散型昆蟲種群數(shù)學(xué)模型 差分方程 Nt+1 =Ntf(N) B.世代重疊的昆蟲種群數(shù)學(xué)模型 微分方程 dN/dt = f(N)N 種群增長的類型概述： 昆蟲種群增長型是指在一定空間里，種群隨時間序列

6、所表現(xiàn)出的數(shù)量變化形式。它的增長有兩個基本形式，即J型和S型增長。 1.種群的指數(shù)增長模型 種群的指數(shù)增長又稱為“J”型增長，是昆蟲種群中常見的兩個模型之一。 2.種群的邏輯斯諦增長模型 在自然界，昆蟲種群不可能長期地指數(shù)增長。S型增長。2.1.4邏輯斯蒂增長模型Logistic population growth 增長曲線為“S”型。 在自然界中，昆蟲種群不可能長期地指數(shù)增長。當(dāng)昆蟲種群在一個有限的空間中增長時，隨著種群密度的上升，對有限空間資源和其他生活必需條件的種內(nèi)競爭也增加。 dN/dt = rN (K- N) / K ) 積分式： Nt = K / (1+ea-rt) K為環(huán)境容納量

7、，即空間被該種群個體所飽和時的密度。 r為每個個體的種群增長率（瞬時增長率） “S”增長曲線的五個時期： 潛伏期（開始期）、加速期、轉(zhuǎn)折期（個體數(shù)達(dá)到飽和密度的一半，即K/2時，增長最快）、減速期（超過K/2時）、飽和期。2.1.5種群的r-selection 和 K-selection （ps :在r-selection和 K-selection 之間還有中間型對策。）r-selection的概念：有利于昆蟲發(fā)展較大的r值的選擇，稱為r對策（r-strategy）；K-selection的概念：有利于昆蟲競爭能力增加的選擇，稱為K對策（K-strategy）對比：r選擇和K選擇的有關(guān)特征的比

8、較特征r-對策者K-對策者棲息地氣候條件多變的，不確定的穩(wěn)定的，較為確定的死亡率災(zāi)變的，非密度制約密度制約種群密度多變的，低于K值在K值附近種內(nèi)競爭不緊張激烈的選擇有利于快速發(fā)育高rm值提早生育體型小緩慢發(fā)育高競爭力延遲發(fā)育體形較大壽命短長一般，遷飛性昆蟲及蚜蟲、紅蜘蛛為典型的r類昆蟲，十七年蟬為典型的K類害蟲。處于兩者之間的為r-K選擇。根據(jù)不同的生態(tài)對策，對害蟲所采取的管理策略不同。一般情況下，對r類害蟲，采用化學(xué)防治或生物防治；對r-K中間類型害蟲，采用生物防治和農(nóng)業(yè)防治；對K類害蟲，采用農(nóng)業(yè)防治、抗蟲育種、遺傳防治和化學(xué)防治。2.2昆蟲天敵作用的評價 2.2.1生態(tài)學(xué)中昆蟲的生命表可分

9、為兩類： A.特定時間生命表（ time specific life table）在年齡組配穩(wěn)定的前提下，以特定時間為單位間隔（如：年，月，周，天）系統(tǒng)調(diào)查記載在時刻x開始時存活的數(shù)量（或存活率）和x期間的死亡數(shù)量。有時也包括各時間間隔內(nèi)每一雌體的平均產(chǎn)雌量mx。注意：只記載在同一時間存在各種年齡個體的組合。適用于世代重疊以及種群數(shù)量波動幅度小的昆蟲。 B.特定年齡生命表（age-specific life table）以種群的年齡階段（如蟲態(tài)或齡期）作為劃分時間的標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)觀察并記載不同發(fā)育階段或年齡區(qū)組中的死亡數(shù)量、死亡原因以及成蟲階段的繁殖數(shù)量。 注意：只記載某一發(fā)育階段或年齡組的個體數(shù)

10、或死亡數(shù)。適用于世代分隔清晰的自然種群。 2.2.2Survival curve ? 2.2.3種群趨勢指數(shù)與Morris-Watt模型 （1959） 1) 種群趨勢 種群趨勢指標(biāo)（population trend index，I）指昆蟲新一代的卵量與上一代卵量的比值。 I = N2 / N1 式中，N1、N2分別為上、下代種群的卵量；I1為種群數(shù)量上升趨勢；I1為種群數(shù)量下降趨勢。也可用世代存活率（SG）表示可以發(fā)育、最后羽化為成蟲的卵所占的比例。SG = N2 / N1 種群趨勢指標(biāo)I 還可以通過將各年齡階段存活率Sx。連乘，并乘以種群最高產(chǎn)卵量而得到： I = Sx1Sx2Sx3 Sxn

11、 （每雌最高產(chǎn)卵量2） 2) Morris-Watt模型應(yīng)用于對關(guān)鍵因子的分析。（關(guān)鍵因子是指：對下一代或經(jīng)歷一般時間后種群數(shù)量變化起主導(dǎo)作用的因子） Morris-Watt回歸分析法： 根據(jù)種群趨勢指數(shù)公式 I = SESLSPSAP FPF兩端取對數(shù)： lgI = lg SE + lgSL + lgSP + lgSA + lgP + lgF + lgPFps: 如果生命表提供的資料與下一代無關(guān)聯(lián)，那么可以用最后的逐期存活率SG代替I 2.2.4種群波動的模式 四種： （1）小規(guī)模不規(guī)則變動 （3）周期性變動 （2）大規(guī)模不規(guī)則變動 （4）爆發(fā)性變動 2.3.5 density-depend

12、ent factor與density-independent factor A。密度制約因子（density-dependent factor）的概念：種群的死亡率隨密度增加而增加，主要由生物因子引起。相當(dāng)于選擇性因子。如舞毒蛾種群密度受寄生性天敵的作用影響，使種群密度按比例地變化。 B。非密度制約因子（density-independent factor）的概念：種群的死亡率不隨密度變化而變化，主要由氣候因子所引起的。相當(dāng)于災(zāi)難性因子。如非生物因素（暴雨、高溫、低溫），總是殺死一定比例的舞毒蛾的個體，與種群密度無關(guān)。 2.2.5.種群的內(nèi)稟增長率 種群的內(nèi)稟增長率（rm）（innate ca

13、pamty for increase，intrinsic rate of natural in-crease）是指在食物、空間和同種其他昆蟲的數(shù)量處于最優(yōu)，實(shí)驗中完全排除了其他物種時，在任一特定的溫度、濕度、食物的質(zhì)量等的組合下所獲得的最大增長率。 根據(jù)生命表中種群的年齡結(jié)構(gòu)（x）；各個特定年齡結(jié)構(gòu)下的存活率（lx）及生育力（mx）可以估計種群的內(nèi)稟增長率rm。 rm=ln（R0）T其中及R0為凈生殖率，R0= lx mx；T為世代平均長度T：T=xlxmx / lxmx。3.1 種群和環(huán)境在環(huán)境中，對生物（如昆蟲）個體或群體的生活或分布有影響作用的因素，稱為生態(tài)因子（ecological f

14、actor）。生態(tài)因子通?？煞譃榉巧镆蜃樱╝biotic factor）和生物因子（biotic factor）。非生物因子的概念：又稱為環(huán)境因子，包括溫度、光、濕度、pH等理化因子和土壤環(huán)境；生物因子的概念：則包括同種生物的其他個體和異種生物的個體。前者構(gòu)成了種內(nèi)關(guān)系（in-traspecific relationship），后者構(gòu)成了種間關(guān)系（interspecific relationship）。什么叫做生存競爭？又稱生存斗爭。每個生物在生活過程中必須跟自然環(huán)境作斗爭、跟同一物種的生物作斗爭、跟不同物種的生物作斗爭,其中以同一物種的生物之間的斗爭最為激烈。即：當(dāng)種群的擴(kuò)增超過了自然資源

15、的必備補(bǔ)充時，種群的指數(shù)增長會導(dǎo)致昆蟲為生活資料而戰(zhàn)的競爭增加。1859年，達(dá)爾文曾說“survival of the fittest”適者生存。Demography（n.）人口統(tǒng)計學(xué)人口統(tǒng)計學(xué)Demography是：闡述搜集整理反映人口現(xiàn)象的狀態(tài)、變動過程及其與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的數(shù)量關(guān)系的方法論學(xué)科。fecundity （n.）繁殖力人口統(tǒng)計學(xué)的數(shù)據(jù)可以用于計算種群的增長或減少，估算收成的比率，估算滅絕的時間。種群分布的三種類型：聚集的 clumped ,cluster,aggregation (叢生，簇)；大象均勻的 uniform ；灌木叢隨機(jī)的 random ；蒲公英泊松分布（poisso

16、n distribution）在生態(tài)學(xué)中,常用被來描述隨機(jī)分布型（random）的生物個體的空間分布格局。 2C = =1 C1（聚集）還需檢驗數(shù)據(jù)與1之間有沒有差異？假設(shè)： H0 ：C = 1t = 是否推翻？ 否則C=1 （近似值無論多大多少，接近與1都劃歸于1） 3.2 非生物環(huán)境什么是環(huán)境？環(huán)境（environment）的概念：是指某一特定生物體（如昆蟲）或生物群體以外的空間以及直接或間接影響該生物個體或群體生活與發(fā)展的各種因素。在環(huán)境中，對生物（如：昆蟲）個體或群體的生活或分布有影響作用的因素，稱為生態(tài)因子（ecological factor）。生態(tài)因子又分為非生物因子（abioti

17、c factor）和生物因子（biotic factor）。非生物因子（abiotic factor）的概念：包括溫度、光、濕度、pH等理化因子和土壤環(huán)境；生物因子（biotic factor）的概念：同種生物的其他個體和異種生物的個體。前者構(gòu)成種內(nèi)關(guān)系（intraspecific relationship），后者構(gòu)成種間關(guān)系（interspecific relationship）。生物因子包括了寄主植物、其他昆蟲或同種昆蟲其他個體，捕食性天敵、寄生性天敵和病原菌等。什么叫做生存競爭？生存競爭又稱生存斗爭。每個生物在生活過程中必須跟自然環(huán)境作斗爭、跟同一物種的生物作斗爭、跟不同物種的生物作斗爭

18、,其中以同一物種的生物之間的斗爭最為激烈。即：當(dāng)種群的擴(kuò)增超過了自然資源的必備補(bǔ)充時，種群的指數(shù)增長會導(dǎo)致昆蟲為生活資料而戰(zhàn)的競爭增加。1859年，達(dá)爾文曾說“survival of the fittest”適者生存。李比希最小因子定律 Liebigs Law of Minimum :植物的生長取決于那些處于最少量狀態(tài)的營養(yǎng)成分。謝爾弗德的耐受性定律 Shelfords Law of Tolerance:“每一種生物對每一環(huán)境因素都有一個耐受范圍，包括有一個生態(tài)上的最低點(diǎn)和一個最高點(diǎn)，在這個最低點(diǎn)和最高點(diǎn)（或稱耐受性下限和上限）之間的范圍形成了生態(tài)幅或生態(tài)價?！弊儨貏游铮?） ；恒溫動物（ ）

19、冷血動物（ ） ；溫血動物（ ）注意： Cold-blooded 和 Warm-blooded 這種表述是錯誤的！耐寒性（cold-hardiness）的概念： 有機(jī)體暴露于長期或短期低溫下的存活能力。昆蟲的耐寒性：昆蟲暴露于長期或短期低溫下的存活能力。 昆蟲的耐寒性受以下因素影響： 1、有機(jī)體特定的發(fā)育階段； 4、營養(yǎng)情況； 2、環(huán)境的季節(jié)變化； 5、暴露于低溫的時間長短。 3、遺傳因素； 昆蟲的過冷卻點(diǎn)（supercooling point）的概念：當(dāng)昆蟲的體溫被降低到冰點(diǎn)溫度時，由于昆蟲體內(nèi)溶質(zhì)保持其體液的濃度，致使體液在冰點(diǎn)時并不結(jié)冰；當(dāng)溫度繼續(xù)降低到某一點(diǎn)時，昆蟲體液開始結(jié)冰并散發(fā)熱

20、量，宏觀上表現(xiàn)為昆蟲的體溫有一個小的反彈。 則反彈前的最低溫度被定義為昆蟲的過冷卻點(diǎn)（supercooling point）。昆蟲的體液結(jié)冰點(diǎn)（freezing point）的概念：當(dāng)昆蟲體內(nèi)的熱量散發(fā)完畢后，昆蟲的體溫也回升至最高點(diǎn)，則該點(diǎn)成為昆蟲的體液結(jié)冰點(diǎn)。此后昆蟲的體溫就直線下降了。注意：休眠（dormancy）與滯育(diapause)的比較。滯育（ diapause）的概念： 遺傳安排的，常在不利環(huán)境還沒到來之前，就接受了外界的刺激。滯育一旦被誘導(dǎo)，即使返回最有利的條件，發(fā)育也不會立即恢復(fù)?！笆抢ハx個體發(fā)育過程中對不良環(huán)境條件適應(yīng)的一種內(nèi)在的、比較穩(wěn)定的遺傳表現(xiàn)。”昆蟲事先感受到不

21、利環(huán)境變化的某種信號（光周期、溫度等），通過一系列的生理生化過程，隨后誘導(dǎo)了發(fā)育停滯；滯育不會因不利環(huán)境的解除而立即結(jié)束。蟄伏，又稱休眠（dormancy）的概念： 由于不利環(huán)境條件直接導(dǎo)致的發(fā)育停止?！笆抢ハx個體發(fā)育過程中對不良環(huán)境條件的一種暫時性適應(yīng)?！比缁謴?fù)正常條件，發(fā)育立即開始。休眠泛指包括滯育在內(nèi)的昆蟲的各種發(fā)育終止現(xiàn)象。靜息（quiescence）：非滯育的休眠。有效積溫法則（Law of Sun of effective Temperature）:“昆蟲在整個生長發(fā)育期間所需要的熱量為一個常數(shù)?！币虼丝梢愿鶕?jù)這個法則分析昆蟲發(fā)育速度與溫度的關(guān)系。即： N（T-C）= KN為發(fā)育歷

22、期，T為發(fā)育期間平均溫度，C為發(fā)育起點(diǎn)溫度，K為有效總積溫。有效積溫法則的作用：根據(jù)有效積溫法，可以：預(yù)測某一個地區(qū)某種害蟲可能發(fā)生的代數(shù)；預(yù)測害蟲在地理上的分布界限；預(yù)測害蟲發(fā)生期；開展益蟲的保護(hù)和利用。光周期與滯育的誘導(dǎo)A.昆蟲的滯育（ diapause）的發(fā)生多數(shù)由光周期控制。至于誘導(dǎo)的光周期反應(yīng)分為四種類型：1、 長日照反應(yīng)，滯育僅僅出現(xiàn)在短日照下。（冬季滯育型）2、 短日照反應(yīng)，滯育僅僅出現(xiàn)在長日照下。（夏季滯育型）3、 短日照-長日照反應(yīng)，冬季滯育型；4、 長日照-短日照反應(yīng)，夏季滯育型。B.滯育誘導(dǎo)的臨界光周期（導(dǎo)致50%個體反應(yīng)的光周期界限）隨著緯度的北移或溫度的降低而延長。3

23、.1 昆蟲的通訊行為昆蟲的通訊可以有以下途徑：1、 視覺信號通訊 2、 聲音信號通訊3、 化學(xué)信號通訊（性激素、追蹤信息素、報警信息素、聚集信息素）4、 舞蹈信號通訊化學(xué)信號通訊信息素，又稱外激素（pheromone）:昆蟲體內(nèi)所分泌的，并引起同種其他個體行為反應(yīng)的化學(xué)信號物質(zhì)。利己素 （allomone） 定義：又稱 益己素 一種生物釋放的，能引起他種生物產(chǎn)生對釋放者有利反應(yīng)的信息化學(xué)物質(zhì)。 利他素（kairomone ）定義：一種生物釋放的，能引起他種生物產(chǎn)生對接受者有利反應(yīng)的信息化學(xué)物質(zhì)。*“自上而下”和“自下而上”是指的是？上行控制效應(yīng)（bottom-up effect）:自上而下，指

24、較低營養(yǎng)階層的密度，生物量等（資源限制）決定較高營養(yǎng)階層的種群結(jié)構(gòu)。如：植物生產(chǎn)力決定了害蟲的種群密度。下行控制效應(yīng)（top-dowm effect）:自下而上，只較低營養(yǎng)階層的群落結(jié)構(gòu)依賴于較高營養(yǎng)階層的的物種結(jié)構(gòu)。 如：捕食者天敵密度決定了害蟲種群的密度。補(bǔ)充： 如果用“+”表示有利，“”表示有害，“O”表示既無利也無害種群的相互作用類型種間關(guān)系類型物種主要特征12中性（neutralism）00彼此互不影響競爭（eompetmon）-相互有害偏害（amensalism）-0種群1受害，種群2無影響捕食（predation）+-種群1（捕食者）有利，種群2受害寄生（parasltmm）+-

25、種群1（寄生者）有利，種群2受害偏利（commensalism）+0種群1有利，種群2無影響互利（mutualism）+彼此都有利4.2 Shannon-Wienner指數(shù)H = Pi lnPiPi為第i個物種數(shù)量占整個群落中物種總數(shù)量的比例Shannon-Wienner指數(shù)常用于表示群落中包含的物種數(shù)目和個體在種間的分布特征，即群落的多樣性（community diversity）。Simpsons diversity index 辛普森多樣性指數(shù) D = 1 Pi2Pi為第i個物種數(shù)量占整個群落中物種總數(shù)量的比例幾個必須要掌握的概念：關(guān)鍵種（keystone species）：優(yōu)勢種（dominant species）：從屬種（subordinate species）：次要種（accidental species）： 4.3昆蟲群落的演替群落演替（communlty succession）又稱生態(tài)演替（ecological succession），是指在一定區(qū)域內(nèi)，