一、 个体发育
蝗虫属不完全变态的渐变态类(paurometabola),即在个体发育中,由卵经若虫(蝻),羽化为成虫,共有3个虫态。
(一)卵与胚胎发育
蝗虫行两性卵生生殖。卵粒大都呈圆柱形,中部较粗,有的略弯曲,向两端渐细,顶端钝圆或呈狭圆形。卵壳外表光滑或粗糙,有的有花纹,有的由隆脊围成网状花纹小室,并在各条隆脊的交接处还有小瘤状突起。在卵的下端有由卵孔(micropyle)组成的卵孔带。卵孔一般开口于平坦的卵壳表面,多呈漏斗状,也有的则开口于丘状突起端部的中央。卵孔乃是精子进入卵的通道。蝗卵与雌蝗身体的前后方向一致,产卵时,卵后端先产下,精子乘机进入卵孔,并与卵核结合完成受精。
在适宜的环境条件下,受精卵经胚盘(blastoderm)即囊胚期(blastula stage)、胚带()、胚膜(embryonic envelops)和胚层(ectoderm)的形成及其一系列复杂的胚动(blastokinesis)等发育过程,完成胚胎发育。 蝗卵的胚胎发育不仅在揭示动物生殖生物学上具有重要的学术意义,而且在指导蝗虫防治上具有重要的应用价值。例如东亚飞蝗卵期不同发育阶段及其特征至孵化所需天数(表4-1),常用来预测该虫的孵化期和防治适期。
表4 - 1 东亚飞蝗卵期不同发育阶段及其特征至孵化所需天数
胚胎发育时期 |
原头期 |
胚转期 |
显节期 |
胚熟期 |
胚胎发育特征 |
胚胎尚未发育或可见到原头和原体两部分 |
胚胎旋转方向,体宽扁,复眼色素明显,附肢清楚可辩 |
胸、腹部附肢分节清楚,胚胎与卵几乎等长,后足伸达第3腹节 |
胚胎发育基本完成,体表呈红褐色,后足伸达第8腹节,待孵化 |
20~25℃夏蝗孵化所需天数 |
21~24天 |
15~18天 |
9~12天 |
3~6天 |
27~30℃秋蝗孵化所需天数 |
15天左右 |
6~7天 |
4~5天 |
2~3天 |
(二)幼蝻孵化
在胚胎发育过程中,由胚胎真皮细胞先后分泌的第1、2、3层胚胎表皮,其中第1层胚胎表皮一直持续到胚胎旋转后期;第3层胚胎表皮将成为第1龄幼蝻的表皮;第2层胚胎表皮和由浆血细胞形成的浆膜表皮(黄表皮与白表皮)却包在胚胎之外。在胚胎发育后期,黄表皮和白表皮被第1对胚足带(pleuropodia)分泌的酶类消化分解变薄而破损,仅保留第2层胚胎表皮保护胚胎,防止胚胎内水分逸失;由于胚胎发育和蝗卵体积增长,使得卵壳逐渐老化、干瘪、破裂,失去作用。
在孵化过程中,幼蝻头和前胸背板之间形成有伸缩性的颈膜,可以蠕动推开前方阻碍物。第2层胚胎表皮继续保护幼蝻在卵囊和土壤中蠕动出土,不致划伤幼蝻幼嫩的体壁;同时,又由于第2层胚胎表皮外表生有倒刺,使得幼蝻在蠕动上升时不会下滑。幼蝻钻出土表时,利用颈膜的收缩力顶破前方的蜕裂线,再用足和腹部的运动,便迅速脱去第2层胚胎表皮,留在土壤表面。我们称其为孵化蜕皮或中间蜕皮。待体壁稍硬化,色素渐变暗后,即成为用足自由活动的第1龄幼蝻。由于脱下第2层胚胎表皮为白色,故称为白皮或白膜,或临时性表皮,群众称为胎皮。它是幼蝻孵化后的标志物。鉴于幼蝻包在第2层胚胎表皮内,其附肢和翅芽等受到限制,紧贴在体壁上不能伸展和运动,所以此时的幼蝻叫做蠕形幼蝻(www.nczfj.com)。它在理论上是真正的第1龄幼蝻,但为了区别于自由跳动的幼蝻,仍将在土壤中卵壳内被白膜包裹的幼蝻叫做蠕形幼蝻或预若虫(pronymph)。
(三)蝗蝻的生活习性
蝗蝻期的龄数因种而异,一般为5龄,部分种类为4或6龄,蚱总科有的蝻可达7龄。有些种类的雌性较雄性者多1龄。蝗蝻在发育过程中,不同龄期除身体不断增长外,有些形态特征差别也较大。其一,触角节数随龄期的增长而增多。其二,翅芽随龄期的增长而从小逐渐增大,而且通常在低龄期幼蝻的翅芽尖向下,后最2个高龄期蝻的前、后翅芽向上翻折,后翅在外掩盖着前翅,需到羽化为成虫时才改变过来,由此可以区别低龄、高龄和成虫期。其三,前胸背板的大小与形状不同。
(四)成虫的生活习性
成虫刚羽化后,体、足和四翅较柔软,不能飞翔,仅作短距离跳跃和步行,寻找食物。经一至几天时间的锻炼,待有翅种类的翅渐强壮,方可作飞翔。成虫的寿命较长,一般为1~3个月。成虫期主要任务是跳跃和飞翔活动,觅食补充营养,促进卵巢发育,多次交配和分批产卵繁育后代。一般种类的雄虫具有发音器官,有翅种类的发音器常位于前翅的前缘、中闰脉或前后翅端部和后足腿节内侧下隆线,其上有音齿;而无翅或翅退化种类则位于后足腿节内侧下隆线和腹部第2节侧面的摩擦板或克劳斯器(krauss organ)上。它们相互摩擦发出种间不同的声音,雌虫利用腹听器接受感应后,求偶交配。但少数种类则未发现有发音器官。
成虫的性二型现象明显,一般表现为雌虫个体比雄虫显著大,例如负蝗或剑角蝗的雌体约是雄虫的5~7倍。此外,有些种类还有不同的生物性或生态型,例如中华剑角蝗和短额负蝗分别有绿色、灰黄色或灰褐色等色型;东亚飞蝗则具有散居型和群居性,而且根据种群密度大小二者在发育过程中可以相互转变。
二、年生活史
蝗虫一般属于兼性滞育昆虫,多以卵在土壤中的卵囊内越冬,仅诸如日本黄脊蝗、短角斑腿蝗等少数种类以成虫越冬。在1年中发生的世代数,取决于该物种的生物学特性与不同地区的年有效积温、食物、光照及其各虫期生长发育情况。例如亚洲飞蝗在我国分布区1年发生1代。东亚飞蝗在我国长江中、下游及其以北分布地区为2代,而江、淮河流域的高温干旱年份则为3代或不完整3代;华南地区4~5代。中华稻蝗在长江及其以北地区1代,江南则为2代。
三、蝗虫的生活习性
(一)食性和取食危害方式
成虫与蝗蝻的食性相同,均为植食性,而且成虫期补充营养强烈,约占一生总食量的75%以上。它们以咀嚼式口器咬食植物叶片和花蕾成缺刻和孔洞,严重时将大面积植物的叶片和花蕾食光,造成农、林、牧业重大经济损失。有些种类仅食单子叶或某些双子叶植物,如在正常情况下,东亚飞蝗仅取食禾本科和莎草科植物,属于寡食性害虫;而短额负蝗主要取食豆科、锦葵科、旋花科、菊科、十字花科等多种双子叶植物,一般不食禾本科植物。有些食性范围则较宽,单子叶和双子叶植物均取食,属于典型的多食性种类,如山东省沾化县植保站调查,大垫尖翅蝗可达10科29种植物,其中对禾本科、莎草科、藜科、马齿苋科、十字花科和菊科植物最喜食。当干旱季节,它们更贪食,取食的大量食物未经充分消化即排泄出体外,以便从中获得大量水分,供给生理代谢需要,从而增加了对作物的危害程度。
(二)活动习性
成虫与蝗蝻都是夜伏昼出,白天活动,但阴雨天和大风天活动较少,甚至不活动的生活习性。有些种类的蝗蝻具有群居性,如在晴朗天气,东亚飞蝗蝻密度较大时,蝗蝻由栖息处逐渐转向阳光处;当地温升高后,蝗蝻集中成点、片状态,并且相互重叠堆积。当飞蝗蝻密度大时,由于相互感觉而形成条件反射,加剧活动,蝗蝻容易形成群聚、静伏、拥挤,然后向某一方向跳跃群迁。当成虫期密度较大时,在条件反射作用下,可以通过盘旋飞翔逐渐群集成群,最终造成大规模远距离迁飞。多数蝗虫无趋光性或无明显的趋光性,仅部分种类仅具有较弱的趋光性。当炎热的白天静止时,它们常将身体纵轴顺着太阳光,以便减少因辐射面积大造成体温过高;而在温度较低静止时,常将身体纵轴与阳光垂直,以便增加接受辐射面积提高体温。
(三)产卵习性
成虫的产卵前期较长,一般为10~30天,多次交配,分批产卵。雌成虫将卵聚产在土下。产卵时,首先选择适合自己的地势、土质和地貌,再将腹部插入土表,利用两对凿状产卵器的扩张力向下逐渐加深钻土成孔,直至整个腹部拉开节间膜入土为止,然后将卵逐粒产出,同时分泌排出胶质性腺液体,产卵毕,再排出大量此液体封闭卵室孔口。因此,卵囊是由卵粒外包着泥土和胶状物等形成的囊装物。其形状、结构、大小和所含卵粒数量因种而异。
第二节 蝗虫的生态学
蝗虫的种群分布和种群数量消长动态与生态环境条件有密切关系,即环境条件决定了各种类的分布区域;即便在同一分布区内,必须有一定量的虫源基数和适于其生长发育、繁殖和种群密度增加的生态环境条件,虫口密度才能上升;反之,则下降。那么,哪些生态条件影响蝗虫发生呢?主要是气候中的温湿度和水文、土壤的理化特性和植被、寄主植物种类及其长势、有效天敌的种群数量和控制能力等。
一、 气候因素
(一)温度 温度是影响蝗虫生长发育和存活率的重要因素。
1.体温
昆虫的体温可分为体表温度和体内温度。蝗虫体表温度与当地当时的气温、太阳辐射、地表温度等综合形成的环境温度基本相同,而体内温度除了主要取决于环境温度外,还受体色、体内新陈代谢、水分蒸发,以及蝗虫群聚、跳跃和飞翔等活动的影响。一般说来,蝗虫体内温度变化较缓慢,也略高于体表温度。有人测定表明,东亚飞蝗蝻跳跃时胸肌运动产生代谢热,其胸部较腹部温度高6.3℃;飞翔的雌成虫体内温度高于气温(25℃)5.2~8.0℃,雄成虫高于5.3~6.9℃。蝗蝻暴露在阳光下,其身体垂直于阳光与平行于阳光时的体温相差6.7℃;蝗虫体色深,易吸收阳光热能,所以,黑色较绿色蝗蝻的体温高3~3.5℃;由于东亚飞蝗群居型较散居型的体色深,在阳光下的第1秒内,体内温度多上升了5.4℃,一直达到平衡后,还高出5℃。
2.高、低温
遭到不良的高温或低温,往往会降低蝗虫的活动性,甚至造成大量死亡,但不同种或亚种及其不同虫态对温度的反应不尽相同,进而造成了种群分布及其种群数量的不同。一般情况下,卵期较其它虫态的抗寒性强,而抗高温的能力却随蝗蝻龄期的增长而增强。例如东亚飞蝗于亚洲飞蝗均以卵越冬,其中,前者越冬卵发育初期即包膜形成前的过冷却点约是-10~15℃;在-10℃地温下仅维持15天,在-25℃下1天即全部死亡。因此,冬季平均气温-4℃以下或最低温度-10℃以下的地区,东亚飞蝗不能安全越冬。然而,将后者越冬卵在室内不同恒温条件下试验结果表明,其抗寒力较强,越冬卵在-5.75℃时经1天的死亡率为8%,-11.1℃ 时1天后的死亡率为76%//www.nczfj.com农村致富经//,-17.35℃时的死亡率为100%。如果在该蝗胚胎发育早期,特别是胚胎旋转前后或刚形成胚带时,短期遇到低温,甚至是-20℃,对蝗卵的孵化率影响不大,尤其是未吸水停留在干燥土壤中的卵,遭受-30℃,无任何不良反应,都能生存下来。因此,亚洲飞蝗分布在东北和蒙新高原及其以北高纬度地区。由此可见,干旱年份越冬卵的死亡率低,如果冬季无强寒流,蝗卵的有效越冬基数会更高,为来年大发生创造了有利条件,这也就是旱年蝗虫发生严重的重要原因。
3.有效积温
蝗虫与其它昆虫相同,在适温范围内,温度与各虫态的发育速度呈正相关,与完成发育阶段所需时间呈负相关。所以,发生的世代数随不同地区年有效积温而异,即便在同一地区,不同年份间,由于春季气温回升早或晚,年有效积温多或少,越冬卵孵化期和世代数也有些差异。但是有效积温和发育始点温度因物种、亚种,甚至于种群及其虫期的不同而异。例如东亚飞蝗越冬卵、蝻的发育始点温度分别为15℃、18℃,在25℃、30℃两种恒温内的有效积温为210日度;各龄蝻的有效积温在不同温度下各异,且随龄期增大而增高(表4-2)。了解蝗虫各虫期的发育始点温度和有效积温,可以根据当地近期10cm土壤温度的预报值和有效积温法则公式,计算预测蝗虫的发生期和防治适期。
表4-2 不同温度下东亚飞蝗各发育阶段的有效积温(日度)*
温 度 |
1龄 |
2龄 |
3龄 |
4龄 |
5龄 |
产卵前期 |
总计 |
30℃下所需有效积温 |
68.7 |
61.5 |
56.9 |
80.5 |
137.5 |
262.5 |
667.6 |
35℃下所需有效积温 |
58.6 |
74.5 |
70.1 |
88.9 |
117.0 |
201.9 |
611.0 |
25~35℃变温下所需有效积温 |
63.6 |
68.0 |
63.5 |
84.7 |
127.7 |
232.3 |
639.8 |
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