昆虫对环境光照周期变化节律的适应所产生的各种反应。也称光周期现象(photoperiodism)。光周期变化对昆虫的地理分布、形态、季节生物学、生长发育、新陈代谢和行为都有深刻的影响。1933年萨布罗斯基等(C.W.Sabrosky,et al.)对窄菱蝗成虫和若虫的研究,以及科古利(M.Kogure,1933)对家蚕胚胎滞育的研究,首先揭示光周期变化对昆虫滞育的影响。
昆虫对环境光照周期变化节律的适应所产生的各种反应。也称光周期现象(photoperiodism)。光周期变化对昆虫的地理分布、形态、季节生物学、生长发育、新陈代谢和行为都有深刻的影响。1933年萨布罗斯基等(C.W.Sabrosky,et al.)对窄菱蝗成虫和若虫的研究,以及科古利(M.Kogure,1933)对家蚕胚胎滞育的研究,首先揭示光周期变化对昆虫滞育的影响。
光照有昼夜交替形成的光周期日变化。一年内光周期的日变化又有季节变化,在北半球,夏至昼最长夜最短,冬至昼最短夜最长;秋分是夏至昼长向冬至昼短变化的转折期;春分是冬至昼短向夏至昼长变化的转折期。“春分秋分,昼夜平分”,这是光周期的年变化。同一纬度上光周期年变化节律相同,不同纬度上光周期年变化的节律不同。但在赤道上夏至和冬至光照时数没有差别,随着纬度增加,夏至光照时数依次增加,冬至则依次缩短。在65°N以上,夏至前后整天可见太阳,冬至前后整天都呈黑夜。北半球不同纬度光照时数的季节变化如下图:
北半球不同纬度日照时数的季节变化
对昆虫光周期现象研究最多的是(diapause)问题。不利的物理环境条件来临时,昆虫生长发育的反应有两种表现:一种是休眠(dormancy),即在过低或过高温度下,昆虫发育暂时停顿而越冬或越夏的现象,一旦温度回到适宜范围时,休眠即解除,如属于这一类型。另一种是滞育,滞育昆虫在恶劣环境,如冬季低温、夏季极端高温、干旱或食物缺少的季节来临前即可从日照变化获得信息,提早进入发育停顿状态。已滞育昆虫即使移放到适温下,也难解除滞育,因此具有较深沉的反应,如家蚕、等属于这一类型。滞育是昆虫对不利环境的一种适应,是抑制发育的一种遗传决定状态。光周期变化是引起昆虫滞育的主要环境因素。引起昆虫种群50%左右个体进入滞育的光周期界限称临界光周期(critical photoperiod)。滞育昆虫表现出发育停滞、代谢下降、相对地不活动并潜伏在特定环境中。某些一化性昆虫在每一世代每个个体都要经过一段时期的滞育,称必发滞育(obligatory diapause);某些多化性昆虫只在临界光周期来临时诱发滞称偶发滞育(facultative diapause)。不同种类昆虫的滞育虫期不同,如三化螟、棉红铃虫、苹小食心虫、桃小食心虫、玉米螟等以老熟幼虫滞育;棉铃虫、菜粉蝶以蛹滞育;天幕毛虫以卵内未孵幼虫滞育。昆虫对临界光周期的敏感虫期往往在滞育虫期之前,如三化螟、玉米螟是在3、4龄幼虫期、家蚕是在胚后期和早期幼虫期,几乎提前一个世代。
▲1 1亿多年前的早白垩世化石——棕色中花蝽
▲2 5000万年前琥珀中的化石——一对始新抚顺摇蚊
▲3 河姆渡遗址出土的蚕纹盅形雕器(距今约7000年)
▲4 饰有蚕蝉纹的商鼎
▲5 刻有“蝉”字的商代甲骨片
▲6 汉代画像砖上的双飞蜻蜓图
▲7 《尔雅·释虫》(清嘉庆《重刊宋本〈尔雅注疏〉》书影)
▲8 五代黄筌《写生珍禽图》中的昆虫
▲9 捕蝗图(山西新绛县东岳稷益庙的明代壁画)
▲10 彝族人民的驱虫遗俗——火把节
▲11 国外天敌引种检疫
▲12 虫情测报会商
▲13 玉米螟人工饲养实验
▲14 中国科学院动物研究所昆虫标本室一角
▲15 卵寄生蜂人工体外培育试验
▲16 中山大学昆虫学研究所昆虫病毒及生物工程研究室
▲17 中国科学院上海昆虫研究所试验楼
▲18 第二届国际赤眼蜂及其他卵寄生蜂学术讨论会在广州举行
▲19 南京农业大学昆虫研究室的师生们
▲20 华南农业大学昆虫生态学研究室的人工气候箱
▲21 昆虫学博士研究生和他们的指导教师
▲22 西北农业大学昆虫博物馆
▲23 黄山光明顶上的高山捕虫网
▲24 雷达观测昆虫迁飞
▲25 江苏太仓县植保站架设的吸虫器
▲26 中日两国科技人员共同讨论白背飞虱标放方案
▲27 检疫人员在黄埔港轮船上进行熏蒸消毒
▲28 入境人员在北京首都国际机场办理检疫手续
▲29 中国红十字会援助非洲的灭蝗农药在上海启运
▲30 夏令营的青少年在天目山采集昆虫标本
▲31 民间昆虫展览——上海陈宝财蝴蝶博物馆
▲32 中国各时期的昆虫学刊物
▲33 蝗区今昔
34 东亚飞蝗
▲b 散居型若虫
35 中华稻蝗
▲b 若虫
▲36 中华蚱蜢
▲37 小车蝗
▲43 玉米螟幼虫为害状
▲44 紫苏野螟(寄主被害状)
▲45 草地螟
▲46 豆小卷叶蛾(幼虫)
▲47 豆天蛾(幼虫)
▲48 豆荚螟(幼虫)
▲49 小地老虎(幼虫)
▲50 银纹夜蛾(幼虫)
▲51 棉铃虫(幼虫)
52 红铃虫
▲b 交配状
依据滞育与日照时数的关系,昆虫的滞育可归纳为4种类型:①短日照滞育(short-day diapause),在日照不足8小时诱发的滞育,如马铃薯甲虫、棉红铃虫等;长日照有利此类昆虫生长发育,又称长日照型昆虫;②长日照滞育(long-day diapause),临界光周期一般为14~16小时,较高温度和长日照诱发滞育。如家蚕、苜蓿叶象甲等;短日照和低温有利这类昆虫,又称短日照型昆虫。③滞育仅在10~14小时日照范围内出现,短于8小时和多于16小时均不滞育,可称短日照一长日照型昆虫,如玉米螟、梨小食心虫、大菜粉蝶等,④滞育可在长日照和短日照下出现,只在比较长日照的一狭窄范围内不滞育,如桃小食心虫。
光照的昼夜变化,使不同种类昆虫表现不同的生活方式,可分为:夜出性(nocturnal)如蛾类,昼出性如蝶类,晨昏性(crepuscular)如蚊类,避光性如疟蚊等。光周期对迁飞昆虫行为有影响,如短光周期(8小时)和上升气温(22°~30℃)是诱发稻纵卷叶螟迁飞的因素,夏季长光照和高温引起向北迁飞,秋季低温短光照引起向南迁飞。
昆虫受到光周期变化的刺激时,引起体内色素的重新排列,如菜粉蝶蛹在长光照下呈绿色,在短光照下呈褐色。
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