昆虫资源利用综述
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资源昆虫与人类社会的关系综述内容摘要:昆虫作为重要的生物资源,被人类社会广泛利用。目前已知的应用涉及社会生活的各个方面,可以分为:工业材料资源、蛋白资源、药物资源等等。而资源昆虫本身又可以分为:工业昆虫、天敌昆虫、观赏昆虫、药用昆虫等。随着科技的发展,更多先进的生物化学手段被应用到生物学研究中来,昆虫价值也随着技术的发展得到更充分的开发。人类在开发更多的昆虫资源的同时,应该注意保护生态资源,和谐发展。
关键词:昆虫;人类社会;资源;利用
引言
昆虫是生活在地球表面的一大类群,早在3.5亿年前,地球上就已有昆虫的身影。而自从一百万年以前人类出现之后,人类就与昆虫结下了不解之缘。人类与昆虫的关系有直接的也有间接的,并且与人类社会生活的各个领域发生联系,可以说昆虫是人类能够利用的非常好的资源之一。而昆虫资源究竟如何被人类利用,哪些方面可以被人类利用,我们试图在前人研究的基础上作出一个总结性的探讨
一.昆虫的简单介绍
昆虫是无脊椎动物中的一大类群,属于节肢动物们昆虫纲。其特点是身体分解,附肢分节和具有丰富的几丁质的外骨骼,同时昆虫与其他节肢动物的主要区别是,虫体由头、胸、腹三个体段构成,胸部具有三对足,通常还有两对翅。
昆虫的数量众多,主要体现在:1.种类多,目前世界上已知的的生物共有180多万种,而昆虫就有100多万种;2.个体数多,生物量大。全球共拥有昆虫的总重量达1亿万kg,超过了全球总人口的总重量;3.生殖力强,繁殖速率高;4.分布广,栖息环境多样;5.发生年代古老,昆虫在地球上的历史至少有3.5亿年了。
昆虫的生殖分为有性生殖和无性生殖两种,一般的昆虫的在个体生长发育过程中会经历变态过程。昆虫的生活史包括卵、幼虫、蛹及成虫,其中变态过程发生在从蛹到成虫的阶段。昆虫的变态使得幼虫和成虫在外部形态,食性等方面都发生了显著的变化,从而更加的适应环境。
目前昆虫可以大致分为鞘翅目、半翅目、双翅目等十多个目,主要依据昆虫翅膀的形态特征。不同目的昆虫在生活史,生活习惯等方面都有显著不同。分类时也参考了昆虫触角、
口器等外部形态。值得注意的是,膜翅目的昆虫是众多目的昆虫中最高等的类群,他们已经形成了类似人类社会的群体,大多数为社群性的昆虫,在群体内部有明显的分工。这无疑给昆虫世界和人类社会画上了一个大大的相似符。
二.昆虫资源的利用
目前世界各国昆虫资源的利用范围比较窄,仅局限于虫体、虫产品和虫行为等三方面的研究。虫体即昆虫身体物质的利用,如昆虫体表的几丁质,体内的蛋白质等。虫产品是指昆虫体内的代谢产物,如蜜蜂、蜂蜡、蜂毒、紫胶、虫白蜡等。昆虫行为主要指利用昆虫的生物学及生态学特性。
昆虫资源和资源昆虫是两个概念,昆虫资源指人类可以利用的来自昆虫的各种资源,而资源昆虫则指哪些昆虫可以被利用,而他们又共同构成了昆虫资源的整体,不可分割。所以下文从两个方面对昆虫资源进行说明,便于我们更加清楚的认识昆虫与人类密不可分的关系。
1.昆虫资源的具体分类
当今课利用的昆虫资源主要分为以下几个方面:
材料资源:昆虫产物及昆虫体作为工业原料和生物材料具有广阔的应用前景,昆虫产物,如:紫胶[1]、白蜡、五倍子[2]、胭脂红等在军工、化工、医药、食品工业等行业具有广阔的市场。随着高新技术的发展,资源昆虫育种技术将取得突破性进展,紫胶、白蜡、五倍子、胭脂红等昆虫产品经过育种技术和加工技术的改造,将产生出更多的新产品,开发出更广阔的新用途。像白蜡是十几种工业资源不可缺少的原料和配料,五倍子是我国传统的出品商品,价值巨大利用好昆虫资源对我国工业发展极为有利。[2,4]
昆虫作为生物材料的应用范围很广,昆虫是一座巨大的几丁质资源库,昆虫身体中的主要结构组成是几丁质,几丁质是一种糖蛋白,几丁质—蛋白质复合物的研究,以及它在昆虫体壁形成过程中的作用等方面的研究,可能使几丁质作为人造皮肤等生物材料的研究取得突破性进展,并初步应用于临床。作为一种特殊的糖蛋白,几丁质在医学上还有十分广阔的应用前景。
昆虫体内还含有丰富的脂肪,这些脂肪类物质可以作为高级化妆品,高级润滑油,甚至利用高新技术大规模地工厂化生产昆虫,提取特殊的工业油料已不是不可能实现的。目前昆虫油脂的提取技术主要是采用溶剂萃取技术,比较先进的是二氧化碳超临界流体萃取技术。(Supercritical Fluid Extraction,SFE )[3]
昆虫体内的一些特殊性质的酶、激素、色素、蛋白质都可能通过生物技术,如:细胞离体培育、克隆技术、基因导入等,实现工厂化生产,得到医学或其它特殊目的的产物。
昆虫种类丰富,形态多姿多彩,蝴蝶,萤火虫,甲虫等都是宝贵的生物资源,除工艺品外,蝴蝶,甲虫的翅(鞘翅)都是难得的生物材料可以在工业和医学上应用。萤火虫产生的荧光有很重要的价值,日本已通过基因工程,将发光基因导入家蚕体内已获成功。
药物资源:迄今为止,人类使用的药物绝大多数来自植物、动物和微生物。为了寻求新药资源,人类对植物药物的筛选作了非常大的努力,对微生物药的筛选几乎把地球上的土壤翻了一遍,昆虫种类占自然界中生物种类的五分之四以上,物种种类远远超过植物和微生物,昆虫具有许多独特的性质可以用于医药,比如苍蝇身上沾满了细菌,却不会生病。可以说,像发现青霉素一样,21世纪药物学上的重大革命可能产生在昆虫中。典型的药用昆虫有斑蝥、地鳖虫、蜣螂、九香虫、蛴螬、洋虫、虫草等。[4]
昆虫体内能诱导和产生抗生物质(抗菌蛋白、抗菌肽、溶菌酶、防御素等),这些抗菌物质具有较强的杀菌作用和较广的抗菌范围,而且分子量小,理化性质稳定,还可以通过转基因工程导入植物培育抗病虫品种,也可以通过基因工程,细胞工程和发酵工程工厂化生产昆虫抗菌物质,制成基因药物。比如有研究发现:携带利什曼原虫寄生物的白蛉虫的唾液中有一种损害免疫细胞的蛋白质,用这种蛋白质的复制品(疫苗)激发抗体,接种过的老鼠对利什曼原虫病产生了免疫作用。[4]
昆虫毒素在药物上也具有很广阔的应用前景,据统计,已发现有毒素的昆虫种类有700多种,昆虫毒素具有60多种。蜂毒用于治疗风湿类风湿关节炎,红斑狼疮,脉管炎,高血压等疾病;斑蝥素具有明显的抗癌作用,蚂蚁、蜚蠊等都有很高的药用价值。21世纪昆虫毒素将广泛用于医学,利用生物化学技术,研究昆虫毒素的成分、结构、药理,进而提取人工合成或通过生物技术来生产医药昆虫毒素,并应用于临床。Gong等报道了从蚕蛹中生产的霍乱毒素B亚单位的胰岛素B链融合蛋白疫苗可有效抑制糖尿病的形成。[5] 蛋白资源:昆虫体内含有丰富的蛋白质、氨基酸、维生素类物质、微量元素等,营养十分丰富,世界上把昆虫作为食品的习俗十分普遍,据统计,全世界有食用昆虫3000余种,我国约有100余种食用昆虫,其中不少为营养珍品。昆虫除可以供人类食用外,作为动物饲料也具有很高的价值,完全可以与鱼粉等饲料添加剂媲美。大量的营养学研究证明, 昆虫虫态从卵、幼虫、蛹到成虫,其粗蛋白质量分数明显高于一般植物性食品, 多在 50 % ~ 70%之间, 且氨基酸含量比较平衡, 是优质的蛋白饲料来源[3,7]。