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任务二 昆虫生物学特性观察

一、任务验收标准

①会准确判别昆虫的变态类型。

②会准确判别昆虫的幼虫、蛹的类型。

③掌握常见昆虫的世代和生活史。

二、任务完成条件

蝗虫、蝽象、天牛、瓢甲、金龟甲、松毛虫、天蛾、蝴蝶等的幼虫浸渍标本;天牛、象甲、金龟甲、家蝇、蜜蜂、胡蜂、粉蝶、松毛虫、夜蛾、蚕蛾和天蛾等蛹的浸渍标本;蝗虫、蝼蛄、螽斯、蝽象、蝉、螳螂、豆象雄虫、叩甲、天牛、象甲、步甲、金龟甲、蜜蜂、家蝇、粉蝶、松毛虫、夜蛾、尺蛾、毒蛾和天蛾等成虫针插标本;蝗虫、蝽象、蝉、蜻蜓、雄性介壳虫、天牛、金龟甲、松毛虫、蝴蝶等的生活史标本。

扩大镜、体视显微镜等。昆虫生物生态学多媒体课件。

三、任务实施

(一)昆虫变态类型观察
1.不完全变态

昆虫一生经过卵、幼虫、成虫3个虫态(图1-12)。以蝗虫、蝽象的生活史标本为材料,观察不完全变态昆虫的一个世代所经过的几个虫期。注意若虫和成虫在形态上有何差异,翅是否在体外发育,它属何种变态?观察蜻蜓生活史标本,注意稚虫为水生,具直肠鳃等临时器官的特点,它属何种变态?观察雌性介壳虫生活史标本,注意在幼虫至成虫之间有一个不取食的静止时期,类似“蛹”,它属何种变态?

图1-12 昆虫的不完全变态

1—卵袋及其剖面;2—若虫;3—成虫

2.完全变态

昆虫一生经过卵、幼虫、蛹、成虫4个虫态(图1-13)。以蛾蝶类、甲虫类等生活史标本为材料,观察全变态昆虫一个世代所经过的几个虫期。观察幼虫的体形,弄清各体段的附器与成虫相比有何不同,在习性上有何差异?再观察芫菁生活史标本或挂图,认识复变态昆虫的特点。

图1-13 昆虫的完全变态

1—卵;2—幼虫;3—蛹;4—成虫

(二)昆虫各虫态生物学特性及类型识别
1.卵

卵期是昆虫个体发育的第1个时期,是指卵从母体产下后到孵化出幼虫所经历的时期。卵是1个不活动的虫态,所以昆虫对产卵和卵的构造本身都有特殊的保护性适应。

(1)卵的构造

卵是1个大型细胞,卵的外面包被较坚硬的卵壳,卵壳下为1层薄膜,即卵黄膜,包围着原生质和丰富的卵黄。

(2)卵的大小、形状

昆虫的卵都比较小,一般为1~2 mm,较大的如蝗虫卵长达6~7 mm,螽蟖卵长9~10 mm,小的如寄生蜂卵长仅0.02~0.03 mm。

昆虫卵的形状是多种多样的(图1-14)。常见的卵为圆形或肾形,如蝗虫的卵。此外,还有球形的(如甲虫)、桶形的(如蝽象)、半球形的(如夜蛾类)、带有丝柄的(如草蛉)、瓶形的(如粉蝶)等。卵的表面有的平滑,有的具有华丽的饰纹。

图1-14 昆虫卵的形状

1—瓶形;2—卵壳一部分;3—桶形;4—球形 5—茄果形;6—半球形;7—篓形;8—长椭圆形;9—卵形;10—有柄形

(3)产卵方式

昆虫的产卵方式随种类而异,有的散产,如天牛、凤蝶;有的聚产,如螳螂、蝽象;有的裸产,如松毛虫;有的隐产,如蝉、蝗虫等。

2.幼虫

从孵化出幼虫到幼虫化蛹所经历的时间为幼虫期。初孵化幼虫体壁中的外表皮尚未形成,身体柔软,它们以吞吸空气或水来伸展体壁,因此,孵化不久的虫体就比卵大得多。

初孵幼虫取食后,虫体增长,但坚硬的体壁限制了幼虫长大,到一定程度必须将旧表皮脱去,才能继续生长发育,这种现象称为脱皮,脱下的旧表皮称为蜕。初孵幼虫为第一龄,每脱一次皮增加一龄。两次脱皮相隔的时间称龄期。同种昆虫的脱皮次数一般来说是固定的。幼虫脱皮后还是幼虫,这种脱皮称为生长脱皮。幼虫脱皮后变为蛹或成虫,这种脱皮称为变态脱皮。由于初孵化和初脱皮的幼虫表皮嫩薄,各种触杀剂容易通过体壁进入虫体内,因此,昆虫的幼虫期是化学防治的有利时机。

完全变态昆虫的幼虫按足的数目可分为四个类型等(图1-15)。

图1-15 完全变态昆虫的幼虫类型

A. 原足型;B. 多足型;C. 寡足型;D. 无足型(无头);E. 无足型(半头);F. 无足型(全头)

(1)原足型

原足型幼虫像一个发育不完全的胚胎,腹部分节或不分节,胸足和其他附肢只是几个突起,如小蜂幼虫。

(2)多足型

多足型幼虫除具3对胸足外,在腹部第2~8节还常着生1对腹足,如蛾、蝶类及叶蜂幼虫。

(3)寡足型

寡足型的幼虫只有发达的胸足,而无腹足,如金龟子幼虫等。

(4)无足型

无足型的幼虫没有胸足和腹足,如天牛幼虫。

观察枯叶蛾、尺蛾和叶蜂幼虫的腹足数目及位置各有何不同,判断各属何类幼虫。

3.蛹

自末龄幼虫脱去表皮至变为成虫所经历的时间,称为蛹期。蛹是完全变态类昆虫由幼虫变为成虫的过程中必须经过的虫态。老熟幼虫在化蛹前停止取食,呈安静状态,即前蛹期。末龄幼虫脱去最后的皮称为化蛹。

根据翅、触角和足等附肢是否紧贴于蛹体上及蛹的形态通常分为3类(图1-16)。

图1-16 蛹的类型

1—离蛹;2—被蛹;3—围蛹

(1)离蛹(裸蛹)

触角、足等附肢和翅不贴附于蛹体上,可以活动。

(2)被蛹

触角、足、翅等附肢紧贴蛹体上,不能活动。

(3)围蛹

蛹体实际上是离蛹,但蛹体外面有末龄幼虫所脱的皮形成的蛹壳包围。

蛹是个不活动的虫期,蛹期不取食,也很少进行主动的移动,缺少防御和躲避敌害的能力,而内部则进行着激烈的器官组织的解离和生理活动,要求相对稳定的环境完成所有的转变过程。因此,不同的昆虫的化蛹场所和方式也是多种多样的,有的吐丝做茧,有的在树皮缝中或在地下做土室,有的在蛀道内或卷叶内等。

观察蛹浸渍标本,比较蛹体各附器是否外露,蛹体各附器能否活动,鉴别它们所属蛹的类型。

4.成虫

成虫是昆虫个体发育的最后1个时期。成虫期雌雄性的区别已显现出来,复眼也出现,有发达的触角,形态已经固定,有翅的种类,翅也长成。昆虫的分类以成虫为主要根据。成虫期的主要任务是交配产卵,繁殖后代。因此,成虫期本质上是昆虫的生殖期。

有些昆虫羽化后性器官未成熟,还要继续取食以补充性器官发育成熟所需的营养,这种取食称为补充营养,如金龟子等。还有的昆虫羽化后能交配产卵,但成虫仍继续取食,以便取食后产更多的卵,这种现象称为恢复营养。这类昆虫成虫还能为害植物。

同一种昆虫,其雌、雄个体除第一性征(生殖器官)有差别外,第二性征(形态和习性)往往也有差别,这种第二性征雌、雄不同者称为性二型(图1-17),如锹形甲虫等。

某些昆虫不仅性二型显著,而且同种性别的个体还可分化成不同的类型,这种现象称为多型现象,如白蚁(图1-18)。

图1-17 昆虫的性二型现象

图1-18 昆虫的性多型现象

1—幼蚁;2—工蚁;3—兵蚁;4—生殖蚁;5—蚁后;6—有翅生殖蚁

成虫期昆虫要交配、产卵,是昆虫的生殖期。昆虫的生殖力即一生的产卵数量因种类而异。它不仅取决于每种昆虫卵巢内卵巢管的多少,以及每条卵巢管所能形成的卵数,而且气候、营养等外界条件对昆虫生殖器官的发育和产生卵细胞的多少也有很大影响,如白蜡虫的产卵幅度在1 000~26 000粒。昆虫的性比一般在1∶1左右。

注意事项:

观察时,要爱护展示用标本,以防损坏。

(三)昆虫生活史观察
1.昆虫的世代

昆虫自卵或幼体离开母体到成虫性成熟产生后代为止的个体发育周期,称为1个世代。各种昆虫完成1个世代所需的时间不同,在1年内完成的世代数也不同,如竹笋夜蛾、红脚绿金龟子、樟蚕1年发生1代;棉卷叶野螟等1年内完成5个世代;桑天牛等需2年才能完成1个世代;有的甚至十几年才能完成1个世代,如美洲17年蝉完成1个世代需17年。昆虫完成1个世代所需的时间和1年内发生的代数,除因昆虫的种类不同外,往往还与所在地理位置、环境因子有密切的关系。

1年发生多代的昆虫,由于成虫发生期长和产卵期先后不一,同一时期内,在1个地区可同时出现同一种昆虫的不同虫态,造成上下世代间重叠的现象,称为世代重叠。

对1年发生2代和多代的昆虫,划分世代顺序均以卵期开始,依先后出现的次序称第1代、第2代……,但应注意跨年虫态的世代顺序,习惯上凡以卵越冬的,越冬卵就是次年的第1代卵。如梧桐木虱,1990年秋末产卵越冬,卵至次年4,5月孵化,这越冬卵就是1991年的第1代卵。以其他虫态越冬的都不是次年的第1代,而是前1年的最后1代,叫作越冬代。如马尾松毛虫1990年11月中旬以4龄幼虫越冬,这越冬幼虫称为1990年的越冬代幼虫。

2.昆虫的休眠与滞育

昆虫在1年的生长发育过程中,常出现暂时停止发育的现象,即通常所谓的越冬和越夏,这种现象从其本身的生物学和生理学特性来看,可分为休眠和滞育两类。

(1)休眠

休眠是由不良环境条件直接引起的,当不良环境条件解除后,昆虫即可恢复正常的生命活动。休眠发生在炎热的夏季称夏蛰(或越夏),发生在严冬季节称为冬眠(或越冬)。各种昆虫的休眠虫态不一,如小地老虎在北京以蛹越冬,在长江流域以蛹和老熟幼虫越冬,在广西南宁以成虫越冬。

(2)滞育

滞育是由环境条件引起的,但通常不是由不良环境条件引起的。在自然情况下,当不利的环境条件还远未到来之前,具有滞育特性的昆虫就进入滞育状态,而且一旦进入滞育,即使以最适宜的条件,也不能解除滞育,滞育是昆虫长期适应不良环境而形成的种的遗传特性。如樟叶蜂以老熟幼虫在7月上、中旬于土中滞育,至第2年2月上、中旬才恢复生长发育。

3.昆虫的年生活史

昆虫在1年中经过的状况称为生活史,包括越冬虫态,1年中发生的世代,越冬后开始活动的时期,各代历期、各虫态的历期、生活习性等。了解害虫的生活史,掌握害虫的发生规律,是防治害虫的可靠依据。

昆虫的年生活史除用文字进行叙述外,也可以用图表表示(表1-3)。

表1-3 核桃扁叶甲生活史

注: 卵;-幼虫;○蛹;+成虫;⊕越冬成虫;△越夏成虫。

(四)昆虫行为习性观察
1.昆虫活动的昼夜节律

大多数昆虫的活动,如飞翔、取食、交配、卵化、羽化等,均有昼夜节律。这些都是种的特性,是对该种有利于生存、繁育的生活习性。在白昼活动的昆虫称为日出性或昼出性昆虫;在夜间活动的昆虫称为夜出性昆虫;还有一些只在弱光下,如黎明时、黄昏时活动的称为弱光性昆虫。许多捕食性昆虫,如蜻蜓、虎甲、步行虫等为日出性昆虫,都同它们的捕食对象的日出性有关;蝶类都同它们乐于寻找花的开放有关。大部分蛾类是夜出性的,取食、交配、生殖都在夜间。蚊子是在弱光下活动的。在夜出性的蛾类中,也有以凌晨或黄昏为活动盛期的。如舞毒蛾的雄成虫多在傍晚时分围绕树冠翩翩起舞。

因为自然界中昼夜长短是随季节变化的,所以许多昆虫的活动节律也有季节性。1年发生多代的昆虫,各世代对昼夜变化的反应也会不同,明显地反映在迁移、滞育、交配、生殖等方面。

昆虫的时辰节律除受光的影响外,还受温度的变化、食物成分的变化、异性释放外激素的生理条件等的影响。

2.食性

各种昆虫在自然界的长期活动中,逐渐形成了一定的食物范围。

按照取食的对象,昆虫一般可分为以下种类:

①植食性昆虫:以活的植物的各个部位为食物的昆虫。大多数是农林业害虫,如马尾松毛虫、刺蛾、叶甲等;少数种类对人类有益,如柞蚕、家蚕等。

②肉食性昆虫:以其他动物为食物的昆虫,如瓢虫、螳螂、食虫虻、胡蜂等,寄生在害虫体内的寄生蝇、寄生蜂等,对人类有害的蚊、虱等。

③腐食性昆虫:以动物、植物残体或粪便为食物的昆虫,如粪金龟子等。

④杂食性昆虫:既以植物或动物为食,又可腐食,如蜚蠊。

根据昆虫所吃食物种类的多少,昆虫又可分为以下种类:

①单食性昆虫:只以1种或近缘种植物为食物的昆虫,如三化螟、落叶松鞘蛾等。

②寡食性昆虫:以1科或几种近缘科的植物为食物的昆虫,如菜粉蝶、马尾松毛虫等。

③多食性昆虫:以多种非近缘科的植物为食物的昆虫,如刺蛾、棉蚜、蓑蛾等。

3.趋性

趋性是指昆虫由各种刺激物引起的反应,趋向刺激物的活动叫正趋性;避开刺激物的活动叫负趋性。各种刺激物主要有光、温度、化学物质等。因而趋性也就有趋光性、趋化性、趋温性等。

①趋光性:昆虫视觉器官对光线刺激所引起的趋性活动。

②趋化性:昆虫嗅觉器官对化学物质刺激所引起的嗜好活动。

③趋温性:昆虫感觉器官对温度刺激所引起的趋性活动。

利用昆虫的趋性可设置黑光灯诱杀有趋光性的昆虫,如马尾松毛虫、夜蛾等;用糖醋液诱杀地老虎类。另外可利用昆虫的趋性进行预测预报、采集标本。

4.群集性和社会性

(1)群集性

同种昆虫的大量个体高密度聚集在一起的现象称为群集性。如马尾松毛虫1~2龄幼虫、刺蛾的幼龄幼虫、金龟子一些种类的成虫都有群集为害的特性;再如榆蓝叶甲的越夏、瓢虫的越冬、天幕毛虫幼虫在树杈结网栖息等。了解昆虫的群集性可以在害虫群集时进行人工捕杀。

(2)社会性

昆虫营群居生活,1个群体中个体有多型现象,有不同分工。如蜜蜂(有蜂王、雄蜂、工蜂);白蚁(有蚁王、蚁后、有翅生殖蚁、兵蚁、工蚁等)。

5.假死性

有一些昆虫在取食爬动时,当受到外界惊扰后,往往立即从树上掉落地面、蜷缩肢体不动或在爬行中缩作一团不动,这种行为叫作假死性。如象甲、叶甲、金龟子等成虫遇惊即假死下坠,3~6龄的松毛虫幼虫受震落地等。可利用害虫的假死习性进行人工捕杀、虫情调查等。

6.拟态和保护色

观察竹节虫、尺蛾幼虫发现其形态与植物枝条极为相似,从而获得了保护自己的好处的现象,称拟态。保护色是指某些昆虫具有同它的生活环境中的背景相似的颜色,这有利于躲避捕食性动物的视线而保护自己。

观察蚱蜢、枯叶蝶、尺蠖成虫的体色。

四、任务评价

本任务评价表如表1-4所示。

表1-4 “昆虫生物学特性观察”任务评价表 PHsjJ1jGfr8yyckpD2b0sW0PM7CKtQGi0WbLdCiX+N3fYVK6qj3WUgli+D8YpqB2

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