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昆虫生态学课件(2 温度).ppt

来源：花匠小妙招时间：2025-05-21 06:53

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1、昆虫生态学Insect Ecology 李李为为争争 1 13 38 83 37 71 14 40 04 48 89 9 w w e ei i-z zh he en ng gl li i 1 16 63 3.c co om m第一章第一章生态因子生态因子非生物因子（温度、光、湿度、非生物因子（温度、光、湿度、非生物因子（温度、光、湿度、非生物因子（温度、光、湿度、PhPhPhPh、氧）、氧）、氧）、氧）生物因子（食物、竞争者、天敌、同种个体、互利共生生物因子（食物、竞争者、天敌、同种个体、互利共生生物因子（食物、竞争者、天敌、同种个体、互利共生生物因子（食物、竞争者、天敌、同种个体、互利共生

2、者者者者）气候因子气候因子气候因子气候因子土壤因子土壤因子土壤因子土壤因子生物因子生物因子生物因子生物因子人为因子人为因子人为因子人为因子资源资源资源资源条件条件条件条件密度制约因子密度制约因子密度制约因子密度制约因子非密度制约因子非密度制约因子非密度制约因子非密度制约因子第一节温度温度：直接影响代谢率、分布、活动、生长、发温度：直接影响代谢率、分布、活动、生长、发温度：直接影响代谢率、分布、活动、生长、发温度：直接影响代谢率、分布、活动、生长、发育、生殖、遗传、生存和行为等，间接影响寄主育、生殖、遗传、生存和行为等，间接影响寄主育、生殖、遗传、生存和行为等，间接影响寄主育、生殖、遗传、生

3、存和行为等，间接影响寄主植物。植物。植物。植物。范霍夫定律范霍夫定律范霍夫定律范霍夫定律：温度对常温动物的影响与变温动物相：温度对常温动物的影响与变温动物相：温度对常温动物的影响与变温动物相：温度对常温动物的影响与变温动物相反，在反，在反，在反，在1010101030303030范围内范围内范围内范围内,其生理过程随温度的下其生理过程随温度的下其生理过程随温度的下其生理过程随温度的下降而加快。昆虫属于变温生物，在一定范围内降而加快。昆虫属于变温生物，在一定范围内降而加快。昆虫属于变温生物，在一定范围内降而加快。昆虫属于变温生物，在一定范围内,温度每升高温度每升高温度每升高温度每升高101010

4、10，其生理过程速度加快，其生理过程速度加快，其生理过程速度加快，其生理过程速度加快2 2 2 23 3 3 3倍。倍。倍。倍。范霍夫定律的公式范霍夫定律的公式范霍夫定律的公式范霍夫定律的公式温度系数温度差相应温度条件下某相应温度条件下某相应温度条件下某相应温度条件下某生理过程速率的商生理过程速率的商生理过程速率的商生理过程速率的商昆虫新陈代谢是在各种酶和激素的作用下进行的一系列昆虫新陈代谢是在各种酶和激素的作用下进行的一系列昆虫新陈代谢是在各种酶和激素的作用下进行的一系列昆虫新陈代谢是在各种酶和激素的作用下进行的一系列生化反应，在一定温度范围内，生物化学反应速度随温度生化反应，在一定温度范围

5、内，生物化学反应速度随温度生化反应，在一定温度范围内，生物化学反应速度随温度生化反应，在一定温度范围内，生物化学反应速度随温度增高而加速。增高而加速。增高而加速。增高而加速。逻辑斯蒂(logistic)曲线模式发育速率发育速率发育速率发育速率温度温度温度温度最大发最大发最大发最大发育速率育速率育速率育速率温度对动物代谢的影响温度对动物代谢的影响阿伦定律阿伦定律昆虫生活温区的划分昆虫生活温区的划分短短时间内死亡时间内死亡致死低温区致死低温区冷冷昏迷昏迷亚亚致死低温区致死低温区随随温度降低，死亡率增大温度降低，死亡率增大低适温区低适温区消耗能量小，死亡率最低消耗能量小，死亡率最低最适温区最适温区

6、随随温度增高，死亡率增大温度增高，死亡率增大适温适温区区高适温区高适温区热热昏迷昏迷亚亚致死高温区致死高温区短短时间内死亡时间内死亡致死高温区致死高温区昆虫对温度的反应昆虫对温度的反应温温区区温度温度50403020100-10-30环境温度和变温生物发育速度的关系环境温度和变温生物发育速度的关系环境温度和变温生物发育速度的关系环境温度和变温生物发育速度的关系生物发育和生长速度有效积温法则有效积温法则有效积温法则有效积温法则 ReaumurReaumur：昆虫是一种变温生物，完成其发育阶段昆虫是一种变温生物，完成其发育阶段昆虫是一种变温生物，完成其发育阶段昆虫是一种变温生物，完成其发育阶段(

7、如卵、如卵、如卵、如卵、各龄幼虫、幼虫期、蛹、成虫产卵前期或一个世代各龄幼虫、幼虫期、蛹、成虫产卵前期或一个世代各龄幼虫、幼虫期、蛹、成虫产卵前期或一个世代各龄幼虫、幼虫期、蛹、成虫产卵前期或一个世代)所需要所需要所需要所需要积累的热能为一常数。以发育历期积累的热能为一常数。以发育历期积累的热能为一常数。以发育历期积累的热能为一常数。以发育历期(N)(N)(N)(N)与发育期的平均温度与发育期的平均温度与发育期的平均温度与发育期的平均温度(T)(T)(T)(T)的乘积表示所需的热能，称为积温常数的乘积表示所需的热能，称为积温常数的乘积表示所需的热能，称为积温常数的乘积表示所需的热能，称为积温常

8、数(K)(K)(K)(K)，即，即，即，即KKKKNTNTNTNT。但昆虫只有达发育起点。但昆虫只有达发育起点。但昆虫只有达发育起点。但昆虫只有达发育起点(C)(C)(C)(C)的温度才开始发育，积累在的温度才开始发育，积累在的温度才开始发育，积累在的温度才开始发育，积累在发育起点以上的温度，称为有效积温常数发育起点以上的温度，称为有效积温常数发育起点以上的温度，称为有效积温常数发育起点以上的温度，称为有效积温常数K K K K。有效积温法则的试验求证有效积温法则的试验求证常用方法有恒温法、多级变温法和自然变温法。无论根据常用方法有恒温法、多级变温法和自然变温法。无论根据常用方法有恒温法、多

9、级变温法和自然变温法。无论根据常用方法有恒温法、多级变温法和自然变温法。无论根据哪种方法饲养昆虫，都可以知道不同的实验温度哪种方法饲养昆虫，都可以知道不同的实验温度哪种方法饲养昆虫，都可以知道不同的实验温度哪种方法饲养昆虫，都可以知道不同的实验温度T T T T、在不同、在不同、在不同、在不同实验温度下的发育历期实验温度下的发育历期实验温度下的发育历期实验温度下的发育历期N N N N和发育速率和发育速率和发育速率和发育速率V V V V。因此，可以根据公。因此，可以根据公。因此，可以根据公。因此，可以根据公式：式：式：式：T=C+KVT=C+KVT=C+KVT=C+KV，应用最小二乘法求，应

10、用最小二乘法求，应用最小二乘法求，应用最小二乘法求C C C C和和和和K K K K。举例说明举例说明举例说明举例说明n=8饲养温度发育历期（天）发育速率11840.252203.60.27777832230.3333334242.90.3448285262.80.3571436282.60.3846157302.40.41666783220.5在在在在EXCELEXCELEXCELEXCEL中用散点图计算中用散点图计算中用散点图计算中用散点图计算有效积温法则的应用有效积温法则的应用l l预测昆虫在某一地每年的发生预测昆虫在某一地每年的发生预测昆虫在某一地每年的发生预测昆虫在某一地每年的发生

11、世代数世代数世代数世代数 l l预测昆虫预测昆虫预测昆虫预测昆虫发生期发生期发生期发生期l l预测昆虫预测昆虫预测昆虫预测昆虫地理分布北界地理分布北界地理分布北界地理分布北界。l l应用于控温饲养和适期释放应用于控温饲养和适期释放应用于控温饲养和适期释放应用于控温饲养和适期释放天敌天敌天敌天敌 l l害虫害虫害虫害虫来年发生程度来年发生程度来年发生程度来年发生程度估计。估计。估计。估计。l l根据昆虫各虫态的发育起点温度和有效积温结合当地气温根据昆虫各虫态的发育起点温度和有效积温结合当地气温根据昆虫各虫态的发育起点温度和有效积温结合当地气温根据昆虫各虫态的发育起点温度和有效积温结合当地气温推算

12、昆虫的推算昆虫的推算昆虫的推算昆虫的年发生历年发生历年发生历年发生历。例例例例如如如如，已已已已知知知知粘粘粘粘虫虫虫虫卵卵卵卵的的的的发发发发育育育育起起起起点点点点温温温温度度度度为为为为13.113.113.113.1 ,有有有有效效效效积积积积温温温温为为为为45.345.345.345.3日日日日度度度度,预预预预测测测测产产产产卵卵卵卵后后后后的的的的平平平平均均均均气温为气温为气温为气温为20202020,则可计算幼虫孵化期。则可计算幼虫孵化期。则可计算幼虫孵化期。则可计算幼虫孵化期。KT-CN=即气温为即气温为 20 20 时粘虫卵将于时粘虫卵将于 6-7d 6-7d 后孵化。

13、后孵化。=45.320-13.1=6.56 例如例如,正在繁殖一批松毛虫赤眼蜂正在繁殖一批松毛虫赤眼蜂,要求要求20d20d后散放后散放成蜂成蜂,已知松毛虫赤眼蜂的发育起点温度已知松毛虫赤眼蜂的发育起点温度为为10.34 10.34,有效积温为有效积温为 161.36161.36日度日度,其其培养温度培养温度(T)(T)为：为：即如果控制培养温度为即如果控制培养温度为即如果控制培养温度为即如果控制培养温度为18.418.418.418.4 ,这批松毛虫赤眼这批松毛虫赤眼这批松毛虫赤眼这批松毛虫赤眼蜂可于蜂可于蜂可于蜂可于20d20d20d20d后羽化散放。后羽化散放。后羽化散放。后羽化散放。T

14、=KN+C=161.3620+10.34=18.41有效积温法则的局限性有效积温法则的局限性 1 1 1 1、一年严格发生、一年严格发生、一年严格发生、一年严格发生1 1 1 1代的代的代的代的专性滞育昆虫专性滞育昆虫专性滞育昆虫专性滞育昆虫、多年发生、多年发生、多年发生、多年发生1 1 1 1代的昆虫代的昆虫代的昆虫代的昆虫和具有定向和具有定向和具有定向和具有定向迁飞迁飞迁飞迁飞习性而在本地不能越冬的昆虫，利用有效习性而在本地不能越冬的昆虫，利用有效习性而在本地不能越冬的昆虫，利用有效习性而在本地不能越冬的昆虫，利用有效积温法则推测其一年发生代数则无意义。积温法则推测其一年发生代数则无意义。

15、积温法则推测其一年发生代数则无意义。积温法则推测其一年发生代数则无意义。2 2 2 2、该法则前提是昆虫在适温区发育速率与温度呈、该法则前提是昆虫在适温区发育速率与温度呈、该法则前提是昆虫在适温区发育速率与温度呈、该法则前提是昆虫在适温区发育速率与温度呈线性关系线性关系线性关系线性关系，实际上大致为实际上大致为实际上大致为实际上大致为S S S S形曲线形曲线形曲线形曲线3 3 3 3、昆虫、昆虫、昆虫、昆虫栖境小气候温度栖境小气候温度栖境小气候温度栖境小气候温度与百叶箱测得的大气温度有差异，与百叶箱测得的大气温度有差异，与百叶箱测得的大气温度有差异，与百叶箱测得的大气温度有差异，应找出它们的

16、相关性，测报时予以修正应找出它们的相关性，测报时予以修正应找出它们的相关性，测报时予以修正应找出它们的相关性，测报时予以修正4 4 4 4、昆虫的不同地理种群的发育起点不完全相同、昆虫的不同地理种群的发育起点不完全相同、昆虫的不同地理种群的发育起点不完全相同、昆虫的不同地理种群的发育起点不完全相同5 5 5 5、在、在、在、在恒温和自然变温恒温和自然变温恒温和自然变温恒温和自然变温下，昆虫发育速度有所不同下，昆虫发育速度有所不同下，昆虫发育速度有所不同下，昆虫发育速度有所不同6 6 6 6、其它因子其它因子其它因子其它因子如湿度、食料等也影响昆虫发育速度如湿度、食料等也影响昆虫发育速度如湿度、

17、食料等也影响昆虫发育速度如湿度、食料等也影响昆虫发育速度高温对昆虫存活的影响高温对昆虫存活的影响多数昆虫在多数昆虫在多数昆虫在多数昆虫在3954395439543954下死亡，但因种类和生活环境下死亡，但因种类和生活环境下死亡，但因种类和生活环境下死亡，但因种类和生活环境而不同。此外，同种昆虫不同发育阶段的忍耐能力也而不同。此外，同种昆虫不同发育阶段的忍耐能力也而不同。此外，同种昆虫不同发育阶段的忍耐能力也而不同。此外，同种昆虫不同发育阶段的忍耐能力也不相同。不相同。不相同。不相同。高温可以抑制昆虫发育，使其体重减轻，死亡率高温可以抑制昆虫发育，使其体重减轻，死亡率高温可以抑制昆虫发育，使其

18、体重减轻，死亡率高温可以抑制昆虫发育，使其体重减轻，死亡率增加，而且还有一定的后遗作用，特别是对其成虫的增加，而且还有一定的后遗作用，特别是对其成虫的增加，而且还有一定的后遗作用，特别是对其成虫的增加，而且还有一定的后遗作用，特别是对其成虫的影响，或引起发育不全，体小，翅不能正常展开；或影响，或引起发育不全，体小，翅不能正常展开；或影响，或引起发育不全，体小，翅不能正常展开；或影响，或引起发育不全，体小，翅不能正常展开；或性腺发育受到抑制，不孕卵数量增多等。性腺发育受到抑制，不孕卵数量增多等。性腺发育受到抑制，不孕卵数量增多等。性腺发育受到抑制，不孕卵数量增多等。高温对昆虫的致死原因高温对昆虫

19、的致死原因l体内水分过量蒸发；体内水分过量蒸发；体内水分过量蒸发；体内水分过量蒸发；l体内蛋白质凝固变性；体内蛋白质凝固变性；体内蛋白质凝固变性；体内蛋白质凝固变性；l破坏细胞线粒体；破坏细胞线粒体；破坏细胞线粒体；破坏细胞线粒体；l抑制酶、激素的活性；抑制酶、激素的活性；抑制酶、激素的活性；抑制酶、激素的活性；l加速了各生理过程的不协调。加速了各生理过程的不协调。加速了各生理过程的不协调。加速了各生理过程的不协调。低温对昆虫存活的影响巴赫梅捷夫巴赫梅捷夫巴赫梅捷夫巴赫梅捷夫：昆虫耐寒力较耐热力较强，即昆虫忍受低温：昆虫耐寒力较耐热力较强，即昆虫忍受低温：昆虫耐寒力较耐热力较强，即昆虫忍受低

20、温：昆虫耐寒力较耐热力较强，即昆虫忍受低温强度和持续时间的能力相对较强。主要是昆虫体液内含有强度和持续时间的能力相对较强。主要是昆虫体液内含有强度和持续时间的能力相对较强。主要是昆虫体液内含有强度和持续时间的能力相对较强。主要是昆虫体液内含有大量糖、脂肪、蛋白质等化学物质，与原生质形成大量糖、脂肪、蛋白质等化学物质，与原生质形成大量糖、脂肪、蛋白质等化学物质，与原生质形成大量糖、脂肪、蛋白质等化学物质，与原生质形成定的定的定的定的有机结构，使其体液可以忍受有机结构，使其体液可以忍受有机结构，使其体液可以忍受有机结构，使其体液可以忍受0000以下的一定低温而不结以下的一定低温而不结以下的一定低温

21、而不结以下的一定低温而不结冰。这一现象称为冰。这一现象称为冰。这一现象称为冰。这一现象称为”过冷却现象过冷却现象过冷却现象过冷却现象”或或或或“复苏现象复苏现象复苏现象复苏现象”。昆虫过冷却点的高低是其耐寒力的重要标志。昆虫过冷却点的高低是其耐寒力的重要标志。昆虫过冷却点的高低是其耐寒力的重要标志。昆虫过冷却点的高低是其耐寒力的重要标志。-120T1T2昆虫过冷却点和冰点昆虫过冷却点和冰点体液冰点体液冰点过冷却点过冷却点过冷却点的图解过冷却点的图解低温对昆虫的致死原因低温对昆虫的致死原因l在不太低的低温下在不太低的低温下在不太低的低温下在不太低的低温下(如如如如0000左右及以上左右及以上左右

22、及以上左右及以上)，一些耐寒，一些耐寒，一些耐寒，一些耐寒力弱的昆虫体内养分逐渐消耗，体质虚弱，生理失力弱的昆虫体内养分逐渐消耗，体质虚弱，生理失力弱的昆虫体内养分逐渐消耗，体质虚弱，生理失力弱的昆虫体内养分逐渐消耗，体质虚弱，生理失调，在较长时间内不能恢复而死亡。调，在较长时间内不能恢复而死亡。调，在较长时间内不能恢复而死亡。调，在较长时间内不能恢复而死亡。l在在在在0000以下很低的温度下，昆虫致死的原因主要是以下很低的温度下，昆虫致死的原因主要是以下很低的温度下，昆虫致死的原因主要是以下很低的温度下，昆虫致死的原因主要是体液结冰的机械损伤作用和原生质变性，一些耐寒体液结冰的机械损伤作用和

23、原生质变性，一些耐寒体液结冰的机械损伤作用和原生质变性，一些耐寒体液结冰的机械损伤作用和原生质变性，一些耐寒力较强的种类多属此种情况。力较强的种类多属此种情况。力较强的种类多属此种情况。力较强的种类多属此种情况。TL50TL50TL50TL50及冷暴露时间的测定及冷暴露时间的测定及冷暴露时间的测定及冷暴露时间的测定存活百分率100%TL50温度050%50%死亡率的冷暴露时间温度昆虫生态学试验设计基础李为争李为争1383714048913837140489wei-wei-1#217/219/2091#217/219/209引出问题思索引出问题思索引出问题思索引出问题思索l已知昆虫产卵量、寿命、

24、产卵持续期等试验指标随已知昆虫产卵量、寿命、产卵持续期等试验指标随已知昆虫产卵量、寿命、产卵持续期等试验指标随已知昆虫产卵量、寿命、产卵持续期等试验指标随着大多数生态因子的变化属于一维空间的单峰函数。着大多数生态因子的变化属于一维空间的单峰函数。着大多数生态因子的变化属于一维空间的单峰函数。着大多数生态因子的变化属于一维空间的单峰函数。那么，同时考虑两个因素的变化，如温度和湿度，那么，同时考虑两个因素的变化，如温度和湿度，那么，同时考虑两个因素的变化，如温度和湿度，那么，同时考虑两个因素的变化，如温度和湿度，温度和光照等，它们存在复杂交互作用，怎么通过温度和光照等，它们存在复杂交互作用，怎么通

25、过温度和光照等，它们存在复杂交互作用，怎么通过温度和光照等，它们存在复杂交互作用，怎么通过最少的试验次数寻找最优点呢？最少的试验次数寻找最优点呢？最少的试验次数寻找最优点呢？最少的试验次数寻找最优点呢？l转化为数学问题，即转化为数学问题，即转化为数学问题，即转化为数学问题，即目标是迅速地找到二元函数目标是迅速地找到二元函数目标是迅速地找到二元函数目标是迅速地找到二元函数z z z zf f f f(x x x x，y y y y)的最大值（或最小值），及其对应的（的最大值（或最小值），及其对应的（的最大值（或最小值），及其对应的（的最大值（或最小值），及其对应的（x x x x，y y y y

26、）点。）点。）点。）点。双因素优选法-对开法 QabdcPbQRPQR第一步：找出两个因素供第一步：找出两个因素供试区间的中点，分别固定试区间的中点，分别固定其一，对另一因素寻优其一，对另一因素寻优若若P P点比点比Q Q点差点差若若P P点比点比Q Q点好点好P2P1双因素优选法双因素优选法-旋升法旋升法优选范围：优选范围：a ax xb b，c cy yd dabdcbP2P3bP3P4双因素优选法双因素优选法-平行线法两因素：一个易调整，另一个不易调整（设两因素：一个易调整，另一个不易调整（设x x易调整，易调整，y y不不易调整）。找出易调整）。找出y y区间的区间的0.3820.3

27、82点和点和0.6180.618点，分别固定并对点，分别固定并对x x因素黄金分割寻优，比较因素黄金分割寻优，比较2 2个个“最优点最优点”P P和和Q Q，若，若P P优于优于Q Q，则切除，则切除Q Q以下的部分，在新区间（蓝线）寻找最优点以下的部分，在新区间（蓝线）寻找最优点R RRPQabdc0.3820.618双因素优选法双因素优选法-翻筋斗法翻筋斗法 ACBDEFGFG双因素优选法双因素优选法-按格上升法固定x因素在其区间的0.618点，对y寻优；再固定y因素在其区间的0.618点，对x寻优。比较最优点P和Q，若Q优于P，则切除P-T线左侧部分。在X新区间的0.618点寻找y的最优

28、点。因素1因素2ABCDOEDCF双因素优选法双因素优选法-改进单纯形改进单纯形法法NelderNelder&Mead&Mead改进单纯形法规则改进单纯形法规则A A A A、B B B B、C C C C为为为为3 3 3 3套双因素组合条件，试验指标为套双因素组合条件，试验指标为套双因素组合条件，试验指标为套双因素组合条件，试验指标为A A A A点最好，点最好，点最好，点最好，B B B B点次之，点次之，点次之，点次之，C C C C点最差，则应测定点最差，则应测定点最差，则应测定点最差，则应测定C C C C点的反射点点的反射点点的反射点点的反射点D D D D的试验指标：的试验指标

29、：的试验指标：的试验指标：（1 1 1 1）若）若）若）若D D D D比比比比A A A A好，则扩张到好，则扩张到好，则扩张到好，则扩张到E E E E点；点；点；点；（2 2 2 2）若）若）若）若B B B BD D D D A A A A，则，则，则，则ABDABDABDABD构成新单纯形，反射构成新单纯形，反射构成新单纯形，反射构成新单纯形，反射B B B B点到点到点到点到F F F F；（3 3 3 3）若）若）若）若C C C C D D D DB B B B，外收缩点，外收缩点，外收缩点，外收缩点DDDD；(4)(4)(4)(4)若若若若D D D DC C C C，内收缩点，内收缩点，内收缩点，内收缩点CCCC。单纯形整体收缩因素1因素2ABCCA