种群生态学(DOC)

攻读硕士学位研究生作业封面（2014至2015学年度第一学期）题目浅谈蝴蝶种群动态研究科目种群生态学姓名丁昊专业植物学入学年月2013年9月浅谈蝴蝶种群动态研究一、昆虫种群与集合种群：1、种群种群是指生活在一定空间内，同属一个物种的个体的集合。

它具有4个特征。

（1）数量特征：这是种群的最基本的特征。

种群是有多个个体所组成的，其数量打大小受四个种群参数（出生率、死亡率、迁入率和迁出率）的影响，这些残谁继而又受种群的年龄结构、性别比率、内分布格局和遗传组成的影响，从而形成种群动态。

（2）空间特征：种群均占据一定得空间，其个体在空间上的分布可分为聚集分布、随机分布和均匀分布；此外，在地理范围内分布还形成地理分布。

（3）遗传特征：既然种群是同种的个体集合，那么，种群具有一定的遗传组成，是一个基因库，但不同的地理种群存在着基因差异，形成地理种群。

不同种群的基因库不同，种群的基因频率时代传递，在进化过程中通过改变基因频率以适应环境的不断改变。

（4）系统特征：种群是一个自组织、自调节的系统。

它以一个特定的生物种群为中心，以作用于该种群的全部环境因子为空间边界做组成的系统，又称种群生命系统。

2、集合种群集合种群也称为异质种群，Levins（1969）首次提出这一概念，将其定义为“一组种群构成的种群”。

并且为了区分上述二个种群概念，通常用局域种群（local population）来表示传统意义上由一群个体组成的种群，用集合种群（metapoulation）表示一组局域种群构成的种群。

集合种群就是指由空间上相互隔离，但功能上又有联系的若干亚种群，通过扩散和定居而组成的种群。

这个概念与空间异质性相互联系比较容易理解。

一个典型的昆虫集合种群需要满足以下四个条件：（1）昆虫适宜的生境是以昆虫离散斑块形式存在，这些离散斑块可以被局域繁育的昆虫种群占据。

（2）即使是最大的局域，昆虫种群也有灭绝风险。

否则，昆虫集合种群将会因最大局域种群的永不灭绝而可以一直生存下去，从而形成大陆-岛屿集合种群。

（3）昆虫的生境斑块不可过于隔离而阻碍局域昆虫种群的重新建立。

如果生境斑块过于隔绝，就会形成不断趋于集合种群水平上的灭绝的非平衡态昆虫集合种群。

（4）各个局域的昆虫种群的动态不能完全同步。

如果完全同步。

如果完全同步，那么集合种群不会比灭绝风险最小的局域种群续存更长的时间。

这种异步性足以保证在当前环境下不会使所有的局域种群同时灭绝。

昆虫集合种群研究的核心是将空间看成是由生境斑块（habitat patch）构成的网络，探讨这些斑块网络中的多个种群的空间结构和动态。

近年来，有关集合种群的研究受到重视，主要原因是：①集合种群把种群的数、时空有机的结合，分析种群动态，并具有一定预测价值；②集合种群研究提供比较简单而有效地方法，分析研究较大尺度空间、多斑块中局域种群的消亡、定居等生态过程。

二、昆虫生命表：1、生命表昆虫种群增长的静态描述可以用昆虫生命表表示。

所谓生命表（life table）是按照昆虫种群的年龄阶段，系统地观察并记录种群的一个世代或几个世代之中各年龄阶段的种群初始值、年龄特征死亡率、年龄特征生育力和生命期望值，以一定得格式而编制成的统计表。

生命表从形式上，可以分为特定年龄生命表（或水平生命表）和特定时间生命表（垂直生命表）两大类。

2、生命表分析通过生命表分析可以了解4个方面。

（1）种群的存活曲线存活曲线（survival curves）是以生物的相对年龄（绝对年龄除以平均寿命而得到）为横坐标，再以各年龄的存活率为纵坐标由此所画出的曲线，表示种群的存活率随时间变化的过程。

它可归纳为A型——凸型（convex curve）的存活曲线，即昆虫的死亡率在前期较低，绝大部分个体可达到其“生理寿命”，后期死亡率增加；B型——对角线型（digonal straight line）的存活曲线，即昆虫在各个年龄阶段死亡率相近；C型——凹型（concave curve）的存活曲线，即昆虫在前期死亡率较大，到后期死亡率较小等三种类型。

（2）种群的内檩增长率种群的内檩增长率（innnate capacity for increase, intrinsic rate of natural incresae）是指在食物、空间和同种其他昆虫的数量处于最优，实验中完全排除了其他物种时，在任一特定的温度、湿度、食物的质量等的组合下所获得的最大增长率。

（3）关键（主导）因子分析关键因子（key factor）是指对下代（或经历一般时间后）种群数量变化起主导作用的因子。

（4）种群趋势种群趋势指标（population trend index, I）指昆虫新一代的卵量与上一代卵量的比值。

三、蝶类的进化地位与意义蝴蝶是昆虫的一种，被归属为鳞翅目。

它们从白垩纪起随着作为食物的显花植物而演进，并为之授粉。

它们是昆虫演进中最后一种生物。

鳞翅目为昆虫纲中第二大目，分为2亚目，28总科，158科。

全世界鳞翅目昆虫达112000种，其中蝶类约占全部1∕6，约为18000种。

我国有蝴蝶1500余种，隶属12科246属，约占世界蝴蝶总数的10%。

蝴蝶作为一种资源昆虫，具有很高的利用价值，如具有艺术和观赏价值，可用于科学研究，可作为商品出口创汇，还可药用和食用。

因而对蝴蝶的研究具有极高的潜在价值。

但与此同时，拥有与人类的肆意捕捉和生态环境的严重破坏，使许多珍稀蝶类濒临灭绝。

因此，唤醒人们的保护意识，合理利用蝴蝶资源已刻不容缓。

冶力关生态旅游区植被类型多样，动物物种丰富，但至今尚无有关蝶类资源的研究报道。

我们对冶力关生态旅游区蝶类物种多样性的研究，目的在于了解蝶类对农林危害情况，为当地生态环境保护提供基础资料。

从生物进化的角度来说，昆虫最早出现在4亿年前（地质的泥盆纪），有翅昆虫在3.5亿年前（石炭纪），鳞翅目昆虫在1.8亿年前（侏罗纪），蝴蝶在2500万年前（第三纪（中世））。

而人类的历史只有300万年（第四纪（更新世））。

蝴蝶在空间的分布范围和人类一样广阔，凡是适合人类生活的自然环境里，蝴蝶都能够生存。

不但在几千米的高空上能发现蝴蝶的踪迹，而且能在1米多深的蚁巢中发现蝴蝶的踪迹。

蝴蝶被喻为会飞的花朵，世界因为有各种各样的植物花朵，更因为有了会飞的蝴蝶，才显得更加美丽。

正因为如此，蝴蝶作为观赏与工艺资源昆虫日益受到重视。

蝴蝶是大自然的天使，它们美丽的形态深受人们喜爱。

它们在采蜜的过程中还能为植物传播花粉，使世界鲜花如锦，甜果累累。

四、蝶类生命表的研究方法：（以网蛱蝶为例）幼期分为卵,滞育前幼虫组,滞育期幼虫组,滞育后幼虫组(5、6龄幼虫)和蛹期。

由于卵块中的卵粒致密粘合在一起,卵块孵化后幼虫立即吐丝织成致密的幼虫网,很难观察具体卵粒的死亡情况;幼虫聚集在致密幼虫网内直到4龄幼虫越冬,同样不易观察到幼虫组内具体幼虫死亡情况。

另外以网蛱蝶为对象研究集合种群动态,调查方法普遍以幼虫组为对象,分析幼虫组的存活情况。

因此建立生命表时不是以卵粒或幼虫组内幼虫的数量为基数,而以卵块或幼虫组的数量为基数(Moore,1989; Kuussaari, 1998)。

从夏季到秋季,进行网蛱蝶幼期各个阶段的死亡率和死亡情况调查。

（1）卵块、越冬前幼虫组和越冬期幼虫组死亡调查:在网蛱蝶的产卵高峰期,2~3人在曾经有幼虫组分布的斑块内,寻找寄主植物上的卵块或直接观察雌性成虫产卵,然后以红色喷漆的木棍标记卵块的位置,跟踪卵块及其孵化形成的幼虫组网,一直到幼虫组越冬,记录死亡情况、原因和所在斑块位置。

在两年内,跟踪金堇蛱蝶256个和477个卵块,观察大网蛱蝶25个和10个卵块。

在研究区域,两种濒危的网蛱蝶数量极少,在2002年前大网蛱蝶最多不超过50个幼虫组,而金堇蛱蝶也不超过100个(王义飞等,2003)。

为了维持样本量,制作生命表时记录和分析了观察到的所有卵块数,而不是采用抽样的方法。

同样,以喷红色漆的木棍标记越冬幼虫组的位置,在第二年的春季,调查金堇蛱蝶(在3月底到4月初)和大网蛱蝶(在4月下旬到5月初)幼虫组的越冬存活情况,并跟踪直至其扩散。

在9月下旬可以观察金堇蛱蝶的幼虫组外是否有寄生蜂茧,确定幼虫组是否被寄生蜂寄生。

（2）越冬后5、6龄幼虫死亡调查:以昆虫网网纱制作成圆柱形昆虫网罩。

网罩一端缝合,而另一端则用线缝合在一个铁丝圈上。

在4月下旬,当有大量金堇蛱蝶的寄主植物华北兰盆花萌发时,将网罩罩在金堇蛱蝶的寄主植物华北兰盆花上,直接在野外饲养已扩散金堇蛱蝶的5龄幼虫。

每个网罩内放有6或7条5龄幼虫,而且每2天更换幼虫的食物。

共饲养60条幼虫。

在5月中旬,直接将网罩罩在大网蛱蝶的寄主植物祁州漏芦上。

若网罩中的寄主植物被吃完,则重新选取新的寄主植物饲养大网蛱蝶的幼虫。

每天观察5、6龄幼虫的死亡情况。

（3）蛹的死亡调查:当在网罩内饲养的幼虫发育成蛹时,则取下网罩。

在自然状态下或将蛹散放在草丛中,观察和记录蛹的死亡情况。

（4）关键因子分析:各个因子的亚死亡力(k)通过下式计算(Varley and Gradwell , 1960):k= log10N- log10Ns其中:N=因子作用前的个体数,Ns=因子作用后存活下来的个体数;一种因子死亡力总和等于各个虫态这种因子亚死亡力的总和。

（以麝凤蝶为例）生物学特性研究采用实验地饲养和林间调查相结合的方法。

在早春将寄主植物异叶马兜铃移栽到居住地附近地里,成虫期雌成虫将产卵于叶片背面,随时观察,发现产卵即挂上标签记载产卵日期,以后每天观察,记录孵化日期,计算卵的历期。

幼虫取食、脱皮、被天敌捕食情况在实验地观察;室内养虫盒饲养确定幼虫龄数、历期、游标卡尺测量体长、头壳宽。

在最适生境斑块平石板观察成虫产卵、寄主选择、每株产卵数量等习性。

成虫飞翔、访花、交尾在林缘、访花植物附近观察。

自然种群生命表研究采用在最适生境斑块平石板样方调查:(1)卵和幼虫期死亡率调查在麝凤蝶幼虫集中分布的斑块(平石板),选择有长尾麝凤蝶卵和幼虫的马兜铃数20~30株,挂上标签,记录虫态、虫口数,初次标记日期,每3~4d观察1次,并记载卵孵化、死亡及幼虫数量变化情况,并分析死亡原因,直至幼虫老熟化蛹。

每30~50头虫口作为1个重复,计算平均死亡率及标准差。

(2)蛹期死亡率调查将野外采集和室内饲养的即将化蛹的老熟幼虫套在有马兜铃和化蛹灌木枝条的纱网中,几天后老熟幼虫化蛹,将蛹保留到翌年直至羽化结束。

记载羽化蛹数、死亡数及原因。

实验种群生命表采用室内饲养方法。

将初孵化的1龄幼虫连同叶片采回室内养虫盒内饲养,每1~2d换1次叶片,直到老熟停止取食,将其移到室外套入灌木上化蛹。

生命表分析：ki= lg(Li)-lg(Li+1)生境调查采用线路调查法:在林内行走,调查沿线两侧各 2.5m内的寄主植物数量及有虫情况,森林郁闭度、海拔等,最后进行分析。