夜行性昆虫微光视觉行为及其视觉适应机制

作为昆虫种群的重要组成部分,夜行性昆虫成功进化出了与其生存环境相适应的感觉机制,普遍认为夜行性昆虫主要依靠嗅觉和机械性感受等来探索环境,其视觉器官发生了退化或功能丧失。近年来,随着红外夜视、视网膜电位(electroretinogram,ERG)和视觉神经等生物新技术的应用,昆虫视觉生态学研究出现了突破性进展,自2002年以来陆续发现蛾类、蜜蜂和蜣螂等夜行性昆虫进化出了非凡的微光视觉(dim-light vision)能力,在夜晚(光照强度低于0.3 lx)依然可以如同在明亮的白天一样清晰、准确地感知目标物体特定的视觉特性,如明暗、颜色、形状、大小、对比度、偏振光和运动状态等,展现出视觉调控夜行性昆虫行为活动的巨大潜力。此外,这些夜行性昆虫复眼瞳孔、小眼焦距、视杆和色素颗粒等方面进化出了一些相应的形态生理特征,以提高光学灵敏度适应夜间微光环境。鉴于夜行性昆虫微光视觉行为及其视觉适应机制的研究尚处于起步阶段,仅见于少数访花昆虫或粪食性昆虫,建议加强以下几个方面的研究:(1)重大夜行性农业害虫的微光视觉及其应用的研究;(2)非典型重叠复眼的光学结构特征及其应对微光环境的适应机制研究;(3)夜行性昆虫响应微光环境的视觉适应机制研究;(4)基于夜行性昆虫微光视觉行为研发新型害虫防控技术。

日行性朱红毛斑蛾和夜行性斜纹夜蛾成虫复眼结构及其对光暗条件反应的比较研究

【目的】本研究旨在比较日行性朱红毛斑蛾Phauda flammans与夜行性斜纹夜蛾Spodoptera litura复眼的外部形态和内部显微结构及自然光照和全黑暗条件下小眼结构和色素颗粒变化的异同,为进一步探索日行性和夜行性蛾类基于视觉的生存和繁殖机制奠定基础。【方法】采用扫描电子显微镜观察朱红毛斑蛾与斜纹夜蛾成虫复眼外部形态并测定其成虫复眼小眼数量与复眼长度等参数,运用石蜡切片技术观察其成虫复眼内部组织结构,通过超景深显微系统观察其成虫复眼在自然光照和全黑暗环境中的光暗适应状态。【结果】斜纹夜蛾成虫的复眼长度[(1.67±0.05)mm]和宽度[1.57±0.02)mm]及小眼数量(8816.38±25.56)均显著大于朱红毛斑蛾成虫的复眼长度[(0.74±0.11)mm]和宽度[(0.66±0.01)mm]及小眼数量(820.55±23.69)。自然光照和全黑暗条件下,斜纹夜蛾成虫复眼发生了明显的明暗适应状态的转变,而朱红毛斑蛾成虫的复眼无明显变化。自然光照条件下,朱红毛斑蛾小眼中的色素颗粒均匀分布于感杆束和晶锥两侧,斜纹夜蛾的则分布在晶锥和透明带之间;全黑暗条件下,两者的视小网膜细胞内色素颗粒均向小眼远端移动,晶锥两侧的色素颗粒增多。与自然光照下相比,全黑暗条件下朱红毛斑蛾的晶锥长度、感杆束长度和视小网膜细胞核长均显著减小,视小网膜细胞核至基膜距离显著增大;斜纹夜蛾的感杆束宽度显著增大,其他小眼结构则无显著变化。自然光照条件下,朱红毛斑蛾的小眼长度、晶锥长度和视小网膜细胞核至基膜距离显著小于斜纹夜蛾的,角膜厚度、感杆束长度、视小网膜细胞核长与宽均显著大于斜纹夜蛾的;全黑暗条件下,朱红毛斑蛾的小眼长度、晶锥长度和视小网膜细胞核至基膜距离亦显著小于斜纹夜蛾的,角膜厚度、晶锥宽度、感杆束长度、视小网膜细胞核长与宽均显著大于斜纹夜蛾的。【结论】朱红毛斑蛾成虫复眼为并列像眼,斜纹夜蛾成虫复眼为重叠像眼。不同光暗条件下,朱红毛斑蛾和斜纹夜蛾小眼的色素颗粒移动方向相同,但复眼适应状态、小眼内部的晶锥和感杆束结构变化存在差异,可能与其不同的感光机制有关。

食虫蝙蝠与昆虫之间的相互作用和协同进化关系

食虫蝙蝠与昆虫之间是捕食和被捕食的关系,夜行性昆虫是食虫蝙蝠主要的食物来源。在漫长的协同进化中,蝙蝠施加的捕食压力导致夜行性昆虫一系列特征的进化,其中一部分昆虫进化出能听到蝙蝠的超声波信号并采取逃跑行为或者能通过其它方式躲避蝙蝠,同时昆虫的适应性特征同样影响着蝙蝠的回声定位和捕食策略。本文从蝙蝠捕食昆虫的种类、昆虫对蝙蝠捕食的反应和食虫性蝙蝠对昆虫防卫的适应对策等三个方面对食虫蝙蝠与昆虫之间的相互关系进行了概述。