昆虫生态学课件(第十讲)

N＝（M × n）/m
其中，N是昆虫种群大小的估计值，M为标记和释放到自然 界的昆虫数量，n为标记和释放之后随机捕捉总昆虫数量， m为n个捕获个体中被标记的个体数。
注意： M≥20！
调查表格示例
56
0
1
2
7
7
46
34
2
7
7
7
46
64
6
6
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7
• 例 44
44
46
46
0
0
44
44
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0
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0
0
0
0
064
• 第Ⅲ型为S型，即脊椎动物型。被食者稀少时，捕食量很少， 随着被食者密度上升，被捕食的数量逐渐增加，然后捕食效 率逐渐降低，达到充分饱享，捕食数量不再上升。
• 功能反应Ⅱ型不呈直线上升的主要原因，可能是被食者饱享 问题。因逐步饱享导致所谓的“处理时间” 发生变化。
• 捕食者的“处理时间”，包括对被食者的控制时间、取食时 间、消化停顿等。在处理猎物时，寻觅活动停止。当被食者 密度增加，一个捕食者可能捕获更多的猎物，从而处理时间 增加，又影响其寻觅、捕食更多的猎物，即寻觅效率降低。
胡萝卜潜蝇-胡萝卜-细辛脑
甘蓝花蝇-甘蓝-异硫氰酸烯丙酯
洋葱花蝇-洋葱-丙基二硫醚
1．嗅觉定向
昆虫绝大部分嗅感器位于触角。羽毛状触角可以看作是最发 达的“气味滤器”。它的各个分枝的表面有成千上万的、 与分枝相垂直的感觉毛，从而使表面积大大增加。巨大的 表面和特别的几何排列，使触角能够从过往的气流中有效 地筛选出气味分子。触角上的嗅觉感器有毛形、锥形、腔 锥形和板形等。前二者具有象毛一样的外形；腔锥形感器 是包埋在由表皮内陷而成的、开口在表面上的腔内的一个 钉状物；板形感器则是一个环形的表面结构，其上有很多 微孔。正是这些形形色色的嗅觉感器接受气味信息而引导 昆虫找到宿主植物的。
• 5．按表1整理实验数据，绘出回归线图，求出塑料面盆中黄粉虫数量的 估计值。
试验四：天敌的功能反应
试验四：天敌的功能反应
功能反应: 捕食者与猎物种群相互关系模型揭示出捕 食者对猎物密度的变化可作出不同类型反应.随着 猎物密度的增加,每个捕食者可捕获更多猎物或可 较快地捕获猎物,此现象称捕食者的功能反应.
生命表如下所示：
x(d) nx
dx Nmx lx
qx
Lx
Tx
ex
mx lxmx xlxmx vx
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
: 求和
x(d)---年龄
nx------各年龄开始的存活数目。 nx+1 =nx - dx 指在x期开始时的存活数目。
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4
0
0
0
46
46
46
5
4
6
46
4
6
4
4
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46ห้องสมุดไป่ตู้
46
0
4
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6
46
46
0
整理成频次表、计算方差、平均数
• S2＝ ∑2(Xi-平均数) 总样方数 — 1
扩散系数（DI）= S2/m
对于任一昆虫种群， DI＞1，判定为聚集分布； DI ＜1，判 定为均匀分布； DI ＝1，判定为随机分布。
实验三、去除取样法
实验三、去除取样法调查种群数量
在一封闭种群里，随着连续捕捉， 种群数量渐少，单位努力捕获 量逐渐降低，而逐次捕捉的累 积数逐渐增大。如果将单位努 力下的逐次捕获数（作为Y轴） 对捕获累积数（作为X轴）作 图，利用统计学的直线回归法， 可以得到一条回归线，将回归 线延长至与X轴相交，交点处 X轴的数据就是种群数量的估 计值。
1/y
8
16
26.4 47.25 75.40
0.125 0.0625 0.0379 0.0209 0.0133
实验求证与应用举例
Na=aTN/(1+aThN) 未知数：a、T、Th； 变形：Na=N/[1/aT +（Th /T）N） 1/aT =
[n∑(1/xy) —∑(1/x)∑(1/y) ] [n∑ (1/x2) — ∑2 (1/x)]
昆虫生态学实验
试验一：昆虫发育起点和有效 积温常数测定
有效积温法则
• Reaumur有效积温法则：变温生物只有在生长温度高于某 其发育起点温度（C）时才开始发育；在适温区内，完成 某特定发育阶段所需要的总热量为一常数（K）： K=（T-C）×N
用“最小二乘法”计算。
表格示例
温度 T1 T2 T3 …… Tn
• 将少量植物、以这些植物为食的动物及适量以腐烂有机质为 食的生物（微小动物和微生物）与某些其他非生物物质一起 放入一个广口瓶中，密封后便形成一个人工模拟的微型生态 系统──生态瓶。
• 由于生态瓶内系统结构简单，对环境变化敏感，系统内各种 成分相对量的多少，均会影响系统的稳定性。
实验步骤
• （一）实验材料的准备 • 金鱼藻、小鱼、鱼虫要鲜活，生命力强；淤泥要无污染，不
能用一般的土来代替；砂子要洗净；河水清洁，无污染；自 来水需提前３天晾晒。
（二）生态瓶的制作
１．在广口瓶中放入少量淤泥，并加入适量的水，将淤泥平铺在瓶底。 ２．将洗净的砂子放入广口瓶，摊平，厚约1cm。 ３．将水沿瓶壁缓缓加入为广口瓶容积的4/5。加水时不要将淤泥冲
出。 ４．加入适量绿色植物，长镊子将植物根插入砂子中。 ５．加入适量鱼虫。水蚤易死亡，加入量要少。水丝蚓必须要加。 ６．加入小鱼２条。注意不要用金鱼，因为金鱼的耐逆性很差。 ７．将瓶口作凡士林密封，生态瓶制作完成。 ８．将制成的生态瓶放在太阳光下。注意光线不能太强，以免瓶内温
试验六：种群的Logistic 增长
• (1)K值的估计采用三点法 首先做N－t散点图，取散点图中横坐标（时间轴）上等距离
的三个点对应的种群数量的值，按照顺序记做N1 N2 N3。 K＝ 2N1N2N3 —(N1+N3)N22
N1N3-N22 代入上式，并采用最小二乘法计算a, t的值。
试验七：物种多样性的测定
试验六：种群Logistic 增长
试验六：种群的Logistic 增长
• 昆虫种群在有限环境条件下连续增长最简单的表 现形式为Logistic 增长。数学模型为 Nt=k/[1+ ea-rt]
其中，K为环境容纳量（种群数量的最大值），a是 与初始数量N0有关的常数；r为种群最大的瞬时增 长率，t为时间。
捕食者对被食者密度变化的功能反应
实验原理
• 捕食者对被食者密度变化的功能反应可划分为3种类型： • 第I型为线性型。其特点是随着被食者密度而增加，功能反应
曲线呈直线上升，到达上部平坦部分表示捕食者已经饱享。
• 第Ⅱ型是凸型的,为无脊椎动物型。被食者密度增加的初期， 被捕食的数量上升很快，以后逐渐变慢而到充分饱享不再上 升。
试验七：物种多样性的测定
抗虫棉 普通棉 海岛棉
蚜虫 5658 546 453
红蜘蛛 4554 632 243
棉铃虫 5 67 24
红铃虫 9 56 68
合计 10226 1301 788
Simpson指数：D＝1－∑（Pi）2
试验八：群落的相似性
• 最简单的相似性指数是根据群落中有无各个物种 来估计，估计公式如下：
举例：龟纹瓢虫成虫数量（P）与捕食麦蚜量（Na）、捕食 率的关系
P
1
2
3
4
5
6
Na 82 104 116 108 134.2 131.4
E
0.410 0.260 0.1453 0.0675 0.0599 0.0411
结果：lgE= — 0.4928 — 0.7637lgP 干扰常数m为0.7637
ex---生命期望平均余年（平均生命期望） ex = Tx / nx
mx--每雌产雌率 mx = Nmx / nx Nmx为当天新生小蚤数。
vx---生殖价(表征某一年龄的雌体对未来种群的增长可能做出的贡献)
指x到x+1期个体未来产仔数的期望值，t 为其 x龄（包括x 龄）以后的
各年龄，
w表示最后一次产仔的年龄。
• 正关联可能是一个种依赖于另一个种而存在，或两者受生物 的和非生物的环境因子制约而生长在一起。负关联则是由于 空间排挤、竞争或他感作用，或不同的生境要求而发生。
• 种间关联研究在农业、林业生产上具有重要的应用意义。
样方法示例
X
+
-
+a
Y
-
c
b
a+b
d
c+d
a+c b+d a+b+c+d
样方号
A
B
C
D
E
1
+
+
-
+
-
2 3 4 5 6 7 8
• 样方法
V
ad bc
a bc d a cb d
2
N(ad bc)2
a bc da cbd
实验十、生态瓶的设计与制作
• 原理：从营养结构上讲，生态系统由四大成分组成： ①非生物环境 ；②生产者；③消费者；④分解者。
• 自然生态系统几乎都属于开放式生态系统，只有人 工建立的完全封闭的生态系统才属于封闭式系统， 不与外界进行物质的交换，但允许阳光的透入和热 能的散失。生态瓶即属于封闭式系统。
计算公式：
Y a bX
n
b
( xi x)( yi y)
i 1
S XY
n
(xi x)2
S XX
i 1
a y bx
实验记录表
取样次数 每次捕获数（Y）累积捕获数（X）
X2
XY
1
19
0
2
16
19
3
10
35
4
12
45
5
9
57
6
7
66
去除取样法室内实验
• 1．取1000g麸皮放在塑料面盆内，麸皮的厚度约6cm；将黄粉虫（约 200条）放入盆中。让黄粉虫在麸皮中充分扩散，约30分钟后进行下一 步骤。
• 2．用小烧杯从塑料面盆中随机取出含有黄粉虫的麸皮，倒入土壤筛中， 检出并计数黄粉虫的数量。共需取麸皮总量的1/5~1/4。
• 3．将取出的麸皮放回塑料面盆中，使基质保持原来的体积。使塑料面 盆中未取出的黄粉虫继续扩散，20~30分钟后进行第二次取样。
• 4．重复步骤2~3，计数黄粉虫的数量。如此重复4~6次，则可明显看出 每次捕获数量逐次减少。
Th /T = [ ∑(1/y) — 1/aT ∑(1/x)] n
实验五、捕食者干扰作用
实验五、捕食者干扰作用测试
哈塞尔干扰公式：在一定空间内，捕食者自身的数量对其捕 食的猎物数量有干扰作用。
E=Q×P –m E为捕食率＝Na/(N*P) Q为搜索常数， m为干扰常数， P为一定空间内捕食者的数量， Na为1头捕食者平均捕食猎物的数量。
发育历期 N1 N2 N3 ……. Nn
计算公式
• K= n∑(T/N)—∑(1/N)×∑T n∑(1/N2)—∑2(1/N)
C= ∑(1/N2)×∑T—∑(1/N)× ∑(T/N)
n∑(1/N2)—∑2(1/N)
试验二：标志重捕法
• 基本假设：从种群中取样得到的个体经过标记、释放后又 能充分地分布在原种群中；再次重捕取样得到的样本中标 志动物的预期比例，与种群中标记昆虫所占的比例相同， 因而可以根据重捕昆虫中标记个体所占的比例来估计该种 群的总数。
S＝2 c/（ a + b ） 其中： S：相似性指数 a: 样本（或群落）A中的总种数 b:样本（或群落）B中的总种数 c: 两个样本（或群落）中共有的物种数
实验九、种间关联
• 原理：在一个特定的群落中，有的种经常生长在一起，有的 则相互排斥。如果两个种一起出现的次数高于期望值，它们 就为正关联，如果它们共同出现的次数少于期望值，则可认 为它们为负关联，如果两个种一起出现的次数近似于期望值， 它们就为无关联。
dx------各年龄死亡个体数。
dx = nx- nx+1 指从x到x+1期的死亡数目。
lx----存活分数
lx = nx / n0
qx---各年龄死亡率
qx = dx / nx
Lx---每个年龄期的平均存活数 Lx = (nx + nx+1)/2
Tx---x年龄的全部个体的剩余寿命之和 单位：个体·时间
T X lX mX lX mX
R0 lX mX
rm
ln (R0 ) T
Tx Lx (个体 • 天)
x
Vx
w tx
lt lx
mt
触角电位（EAG）技术
触角按其形状可分为羽状、棒槌状、球杆状、念珠状和刚毛状等。
Schneider首次成功记录了触角电位(EAG)，即将一活的触角基 部、顶部分别连参考电极和记录电极，当用化学物质去刺激 触角时，触角上面的感受器就会产生神经脉冲。这些脉冲的 累加效果可由记录电极传至放大器、记录仪等，并加以分析。 Guerin & Stadler(1982)
Holling圆盘方程
Holling圆盘方程：Na= aTN / (1+aThN) Na:每个捕食者所攻击的猎物数量 a: 常数,捕食者的攻击率 N:猎物数量 Th:处理时间 T:总时间
麦蚜密度x
10
20
40
80
160
1/x
0.1000 0.0500 0.0250 0.0125 0.0063
平均1头龟纹瓢虫捕食的麦蚜 量y
度太高，影响生物的存活。每天定时观察瓶内情况，认真记录下 每一点变化。
实验十一、生命表编制
一、实验原理： 生命表是描述种群死亡过程及存活情况的一种有用
工具，它包括了各年龄组的实际死亡数、死亡率、存 活数及平均期望年龄值等。也可以利用生命表中的数 据，描绘存活曲线图加以说明，并可计算反映种群增 长内的禀相增应长统率计rm等参。数在，适如当：的世实代验历安期排T、下周，限还增可长计率算R影0、响 种群的关键因子Kx 。