瓢虫对蚜虫功能反应的类型的影响因子

瓢虫对蚜虫功能反应的影响因子

庄丽，李为争，杨雷，李慧玲，范荫荫，原国辉*1

（河南农业大学植物保护学院，河南郑州450002）

摘要: 功能反应能够反映自然界中捕食者和猎物之间的数量相互作用，通过功能反应我们能够认识猎物密度依赖性调控机制的内在组成部分，确定捕食者对猎物种群调控效率并预测捕食者作为生物防治的有效性。在农业生态系统中，瓢虫和蚜虫这一捕食者-猎物生态系统是较为典型。在瓢虫对蚜虫的功能反应中，瓢虫自身因素如性别、龄期、饥饿状态、取食经历等和外界环境变量条件如温度、猎物庇护所、猎物种类、植物形态结构、植物受害诱导的挥发物等均会影响其对桃蚜功能反应的类型。

关键词瓢虫；蚜虫；功能反应；影响因子

在生态系统中，每个物种都不可避免地与其他物种发生捕食、寄生、竞争和互利共生等相互作用（Bellows & Hassell，1999），其中捕食是农业害虫最重要的致死因子之一，在害虫综合治理应用中受到越来越多的重视（Sarmento et al.，2007）。捕食者的捕食量或捕食率在给定的时间间隔内随着猎物密度的变化而作出的反应称为功能反应（Solomon，1949）。一般情况下，在较低猎物密度下，被捕食性昆虫取食或寄生的个体数量随着猎物密度的增加而增加，最后由于捕食者胃容量（Jeschke et al.，2002）或者寄生者卵巢怀卵量（Mills & Lacan，2004）的限制达到上限。功能反应曲线有助于推断一种捕食者是否可以对植食性害虫种群表现出跟随效应，深入理解捕食者-猎物相互作用的基本机制，揭示两者的协同进化，并掌握在生物防治实践中有关天敌贪食性以及各种生态因子对搜索效率影响方面的信息（Jeschke et al.，2002；Mohaghegh et al.，2001）。

1. 功能反应的类型

根据捕食者在达到饱享之前捕食量随着猎物密度梯度变化的曲线形状，至今已有5种功能反应的数学模型得以建构（Holling，1959；Atlıhan et al.，2010；Rai et al.，2010）。Holling 在1959年仅提出了3种基本的反应类型，但由于其在该领域的杰出贡献，后来发现的两种功

河南省教育厅科学技术研究重点项目（12A210012）：寄主次生代谢物叠加对不同食性蛾类幼虫的取食调控机理。

第一作者：庄丽，女，1987年8月生，河南农业大学植物保护学院农业昆虫与害虫防治专业硕士研究生，研究方向为化学生态学。E-mail: zhuangli2013@。

*通讯作者：原国辉，E-mail: hnndygh@。

能反应人们习惯上也多以Holling的名字来命名。Holling I型即直线型，为猎物被食量随着猎物密度呈线性增长趋势，多见于无选择性的食草动物及海洋滤食者等；HollingⅡ型为负加速曲线型，捕食量随着猎物密度的上升而负加速曲线上升，最后达到饱和，当前发现的多数节肢动物符合这一模式；Holling Ⅲ型为Sigmoid型，即在猎物密度极低或较高的情况下，猎物被食量随着猎物密度的增加而增加的速度均比较慢，只有在适中的猎物密度时猎物被食量才有最大的增速，出现该型的原因是学习行为的介入以及猎物避难所的存在，多见于高等脊椎动物（Molles，2011）。在昆虫中报道最频繁的是II型功能反应（Uygun & Atlihan，2000；Lee & Kang，2004；Pervez & Omka r，2005；Mandour et al.，2006；Moura et al.，2006）。

瓢虫是同翅目昆虫中最重要的捕食者类群（Pervez & Omkar，2005），具有食谱广、暴食性和快速反应的特点而受到生物防治领域的重视（Cabral e t al.，2009）。瓢虫捕食蚜虫的功能反应也属于Ⅱ型反应（Cabral e t al.，2009；Atlıhan & Güldal，2009；Atlıhan et al.，2010；Saleh e t al.，2010），也有许多种类呈Ⅲ型反应（Sarmento et al.，2007）。呈III型功能反应曲线的捕食者被认为具有控制猎物种群的潜力，然而某些呈Ⅱ型反应的捕食者也已经成功用于生物防治（Fernandez-Arhex & Corley，2003）。

2. 功能反应的参数分析

在Ⅱ型反应中，瞬时攻击率和处置时间是预测捕食者作为生物防治的有效性的重要依据（Cabral et al.，2009；Saleh et al.，2010），前者与捕食者视觉、嗅觉等感觉灵敏度以及足、翅等运动器官的运动能力有关；后者取决于捕食者和猎物相遇后的猎杀效率、食物消化速度、代谢速度和饥饿耐受力等（Jeschke e t al.，2002；Pervez & Omkar，2005）。至于Ⅰ型功能反应，理论上讲处置时间为无穷小，而曲线的斜率代表了瞬时攻击率的大小，而Ⅲ型功能反应中，瞬时攻击率是随着猎物密度梯度而变化的超函数，并非定值。然而，当前的数学模型建立的基本假设是捕食者与猎物随机相遇的，有关信息通讯对捕食者功能反应参数的影响，亟待进一步研究（Nachman，2006）。

3．瓢虫对蚜虫功能反应的影响因子

瓢虫功能反应类型不仅受种类、性别、龄期、饥饿状态、取食经历（Ninkovic et al., 2011）等内在因素的影响（Raymond et al.，2000；Sharma & Joshi，2010；Glinwood et al.，2011），而且还受环境变量如猎物种类（Sarmento et al.，2007）、植物受害诱导的挥发物、植物形态结构（Messina and Hanks，1998; De Clercq et al.，2000）和温度（Heit et al.，2007；Atlıhan et al.，2010；Jalali et al.，2010）等环境因素的影响。

3.1 龄期、性别及饥饿状态的影响

同种瓢虫在不同的发育龄期对猎物的捕食量差异很大，其中食量最大的时期往往是成虫期和4龄幼虫期。成虫和幼虫期不是特性的一般性差别在于，幼虫期相应于成虫期来讲较短，故有效捕食时间相对较短，且由于无翅，造成迁移能力差，活动范围小；相反，瓢虫类的成虫往往可以存活较长时间，而且由于有翅故可以长距离扩散到猎物丰富的地点，活动范围较广。4龄的十一星瓢虫Coccinella undecimpunctata对桃蚜的饱享水平为130头，成虫为90头，4龄处置时间比成虫短，但4龄幼虫以及雌雄成虫的瞬时攻击率均无差异（Cabral et al., 2009）。异色瓢虫对麦长管蚜Sitobion avenae 的日捕食量为4龄幼虫＞成虫＞3龄幼虫（郭丽娜和王洪平，2008），在对异色瓢虫对桃蚜的捕食中也发现类似的规律（邓建华等，2002）。七星瓢虫C.septempunctata和横纹瓢虫C.transversalis的4龄幼虫在最高萝卜蚜Lipaphis erysimi的密度下取食量最大，其次是3龄，成虫和2龄（Rai et al.，2010）。Yasar&Ozger（2005）发现一种瓢虫Adalia fasciatopunctata revelierei成虫的搜索效率比所有龄期的幼虫均高，4龄幼虫搜索效率又高于1、2、3龄幼虫，龄期越大处置时间越短。Athhan et al.（2010）发现该瓢虫雌成虫捕食量最多，其次是4龄幼虫，雄成虫和3龄幼虫。此外，研究功能反应时还必须注意捕食者的状态才能得到自然状态下的规律，一般情况下饥饿时间越长取食量越大，但是也有反例，例如，七星瓢虫C. septempunctata4龄幼虫，非饥饿条件下取食萝卜蚜的数量最多（Sharma & Joshi，2010），这可能是由于过度的饥饿没有培育出足够的驱力，反而降低了幼虫的活动能力。

3.2 温度的影响

在功能反应中，天敌对猎物的捕食量受环境温度的影响较大，因为温度往往会影响捕食者和猎物的新陈代谢活动及其效率，从而影响两者之间的相互作用。总体看来，在瓢虫幼虫和成虫阶段，10℃~30℃的温度范围内，其捕食率会随着温度的上升而增大（Xia et al.，2003)，到一定温度后达到最大值，更高的温度反而造成捕食率的降低。七星瓢虫所有发育阶段在不同温度下的瞬时攻击率和处置时间会随着温度的变化而变化。单位时间内，七星瓢虫对猎物的摄入比例随着温度的上升而增加，随后不再增加。搜索活动随温度的上升而增强，但最大的捕食率发生在20-23ºC以及23ºC-25ºC之间（Khan & Khan，2010），0-12ºC条件下无论猎物密度多么丰富瓢虫也完全不活动。拟小食螨瓢虫Scymnus parapauperculus雌成虫对皮氏叶螨Tetranychus piercei成螨的捕食效能随温度的上升而提高，28ºC时达到最高，温度上升至32ºC时，捕食效能略微下降（符悦冠等，2007）。还有些种类可能适宜生活的环境温度偏高，在高温下反而对捕食有利。例如，黄足光瓢虫Exochomus nigromaculatus在25ºC存活率最高