昆虫迁飞过程中的定向行为

迁飞是昆虫区域性灾变的重要因素之一,阐明昆虫在空中的运动过程对发展迁飞害虫预警体系有重要意义。昆虫空中运行过程由起飞、运转和降落三个阶段组成,近年来的研究证实多种昆虫具有主动定向的能力,迁飞过程中的共同定向行为决定平均位移速度、迁飞轨迹和降落区域。昆虫的定向机制包括太阳罗盘定向、地磁定向、星空标志定向、偏振光定向、对风漂移的补偿和风定向等。

昆虫迁飞场的数值模拟

选用一维ＴＫＥ模式，以国家气象局的常规气象资料为基础，以Ｅ－ε闭合求其数值解，模拟出边界层内任意迁飞高度上的风温要素值，从而得到昆虫迁飞场的时空分布，为昆虫迁飞行为生态学研究和迁飞性害虫的异地预测提供了基础数据。

华北地区昆虫秋季迁飞的雷达观测

1 999年 9～ 1 0月利用昆虫雷达对华北地区昆虫秋季回迁的观测表明 ,秋季迁飞主要发生于 1 9:0 0～ 0 5 :0 0时 ,飞行高度一般在 3 0 0～ 2 0 0 0 m。迁飞方向与风向一致 ,多为从东北向西南方向迁飞。运行速度和飞行高度成正相关 ,迁飞个体的平均运行速度由 3 92 m高度的 4 .8m/s增加到 2 0 0 0 m处的 2 7.8m/s。空中灯光诱捕表明 。

昆虫迁飞研究中的轨迹分析方法

轨迹分析是确定迁飞性昆虫虫源地和降落区常用、有效的方法之一。本文就目前研究中常用的轨迹分析方法,并结合稻飞虱实例做一个简单介绍。NOAA HYSPLIT模型操作简单,但无法自定义相关参数。而结合中尺度数值模式(MM5、WRF)可得到更高时空分辨率的气象背景场,大大改进了轨迹的精度。

中哈边境塔城区域迁飞性昆虫雷达观测研究初探

2017年和2018年6月至8月运用KC-08XVSD型昆虫雷达,结合探照灯诱虫器和地面诱虫灯诱捕数据及地面气象数据,分析了中哈边境塔城区域空中昆虫飞行特征及主要类群。结果表明:高空灯共诱捕到昆虫151种,分属12目50科,主要以鳞翅目和鞘翅目为主,地面灯共诱捕到昆虫137种,分属12目54科,主要以鞘翅目、半翅目、双翅目和直翅目为主,其中高空灯下宽胫夜蛾、旋歧夜蛾和甘薯天蛾的种群数量具有突增突减现象。雷达监测结果显示:灯下诱集到大量昆虫时,雷达回波时间主要集中在22:00-02:00,回波高度主要集中在200~600 m,有明显的成层现象和哑铃形回波分布。偏西风天气、风速在1.4~2.9 m/s时高空灯和地面灯诱虫数量较多。研究结果为利用昆虫雷达长期监测中哈边境昆虫迁飞提供基础数据,为深入探讨中哈边境区域害虫迁飞规律和监测预警提供科学依据。

基于新型扫描昆虫雷达的迁飞昆虫目标检测及密度反演

我国是全球最重要的动物迁飞场,水稻、小麦、玉米等作物重大害虫在我国远距离迁飞,严重威胁我国粮食生产安全。由于昆虫迁飞多发生在夜间,雷达的全天候、全天时探测特点使其成为昆虫迁飞监测最有效的手段。扫描昆虫雷达是昆虫迁飞监测的典型体制,可获取扫描空域内迁飞昆虫数量分布、密度等。但传统扫描昆虫雷达采用两维机械扫描,扫描空域非连续,且数据率低、分辨率低,难以实现迁飞虫量与分布的准确探测。本文提出一种新型迁飞昆虫扫描雷达,采用俯仰电扫、方位机扫的高分辨相控阵体制,可对大范围空域(方位0°~360°、俯仰5°~85°)进行快速扫描,获取迁飞昆虫精细的数量分布与密度。其中,数量分布主要面临低仰角强杂波下的弱小昆虫目标检测问题;密度主要面临相控阵俯仰波位捷变下等效雷达扫描体积计算问题。为此,本文进一步提出了基于静态杂波图的自适应变参VI-CFAR检测算法与基于雷达扫描体积微元化的密度反演算法,并通过仿真与实测数据验证了方法的有效性。目前,该系统已布设于山东省东营市现代化农业示范基地开展业务运行,可获取夜间迁飞昆虫的空间精细分布与密度,成功观测到迁飞昆虫的高度成层等科学现象,可为昆虫迁飞空间结构机理分析提供关键支撑。

步甲夜间迁飞的研究

【目的】利用垂直监测雷达可以长期实时自动监测的特点,研究鞘翅目昆虫步甲是否具有迁飞性,并探讨步甲的迁飞活动规律。【方法】设置雷达观测点,利用垂直监测昆虫雷达及相关辅助设备长期观测结果,结合气象资料进行低空气流和大区环流分析,探讨鞘翅目昆虫步甲迁飞的事实。【结果】2005和2006年的观测资料表明,步甲季节内活动主要在6月下旬至8月下旬,高峰期主要集中在8月份,高空和地面诱虫灯季节内诱集有明显突增突减现象;高峰期内雷达回波点高度可达600m,主要集中在450m以下;夜间活动大多在20:00～22:00之间,个别夜晚雷达回波持续到04:00左右,探照灯内步甲数量的变化与雷达回波强度具有一致性;系留气球携带的捕虫网在200m的空中成功捕到步甲成虫。【结论】步甲属的某些种类具有一定的迁飞性,为研究鞘翅目昆虫的迁飞提供了依据。

一种测定昆虫定向的飞行模拟器简介

介绍了简易昆虫飞行模拟器的制作和使用方法。使用飞行模拟器可以客观地测定吊飞昆虫在飞行过程中的定向方位,可以在特定环境中长时间观测和记录昆虫的定向参数,用于对昆虫迁飞过程中的定向机制的研究。

迁飞性害虫褐飞虱对地磁强度变化的种群适合度响应

【目的】地球生物时刻处于地磁场(geomagnetic field,GMF)环境影响下,迁飞昆虫也不例外。迁飞昆虫多可进行跨纬度长距离迁飞,其迁出与迁入地间必然存在地磁强度差异,进而影响迁飞昆虫的种群适合度。本研究旨在明确迁飞性昆虫的磁生物学效应及其地磁环境适应性,服务于迁飞害虫发生的预测预报。【方法】利用直流电型亥姆霍兹线圈模拟迁飞害虫褐飞虱Nilaparvata lugens春季迁出地(广州:GMF 45μT)与迁入地(南京:GMF 50μT)地磁场环境,调查了迁出地和迁入地地磁场强度变化对其生长发育与繁殖的影响。【结果】结果显示,与迁出地GMF 45μT下相比,迁入地GMF 50μT下褐飞虱卵历期略有缩短(0.50%),卵孵化率显著提高(6.11%),雌、雄若虫历期分别延长5.26%和2.37%,初羽化雌、雄成虫体重分别提高0.66%和9.56%,雌、雄成虫寿命分别缩短了35.34%和26.16%,雌成虫产卵量显著提高(30.13%),卵黄原蛋白基因Vg相对表达量显著提高(259.25%);此外,迁入地GMF 50μT还显著缩短了褐飞虱F_1代卵历期(2.52%),并显著提高了F_1代卵的孵化率(10.83%)。【结论】结果说明,每年春季北迁过程中褐飞虱所处的地磁场强度增加有利于其种群适合度提高,进而对其迁飞种群发生有利,并加重其暴发危害风险。

我国防控跨境迁飞害虫工作现状及对策——以云南省为例

2019年以来,草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda、黄脊竹蝗Ceracris kiangsu等害虫相继跨境迁飞进入云南多地,给我国西南生态安全、生物安全和粮食安全造成严重威胁。以云南省为例,分析我国边境地区应对跨境迁飞害虫方面存在的突出问题,提出建立与邻国官方之间联防联控长效机制、完善跨境迁飞害虫风险评估机制、及时防控境外迁飞害虫突发灾害、加强迁飞害虫防控基础能力建设等对策建议,为防控跨境迁飞害虫进入我国境内危害提供参考。

毫米波扫描昆虫雷达空中昆虫监测的初步应用

2007年6-10月，利用毫米波扫描昆虫雷达在广西兴安县植保站进行了空中昆虫的初步监测，结合地面灯和高空灯诱集，分析了地面和高空昆虫种群动态变化。结果表明：空中昆虫种群数量、种类季节性变化明显，6～9月夜间昆虫虫口密度相对较高，进入10月份夜间昆虫相对减少，雷达回波点密度和灯下诱集虫量有很高的一致性。夏季，19：00～22：00与05：30～07：00雷达回波密度各有一明显高峰期；秋季，只在20：00～21：00有一明显回波密度高峰期。昆虫飞行高度主要集中在2000m以下，大部分集中在500～1000m。姊妹灯诱捕表明，稻飞虱和稻纵卷叶螟为优势迁飞种类。昆虫飞行受气象条件影响较大。

垂直监测昆虫雷达空中昆虫监测的初步应用

2004年7～9月，利用垂直监测昆虫雷达（vertical—looking radar，VLR或insect monitoring radar，IMR）在成都西郊文家场进行了空中昆虫初步监测。结果表明：7、8月份夜间昆虫虫口密度相对较大，在20：00～22：00有一较明显的高峰期。进入9月份夜间昆虫相对减少且没有明显的高峰期，白天午后虫口密度相对较高。观测到昆虫飞行高度主要集中在1200m以下，大部分集中在300～600m。在观测时间内每天06：30左右有约15min回波突然增多的现象，而且昆虫数量受天气条件影响较大。

追踪天使——雷达昆虫学30年

雷达昆虫学是一门新的学科分支。从它诞生起的３０ 年来， 英、美、澳、中四国的观测研究已初步阐明了昆虫在迁飞过程中的成层、定向、集聚等行为现象及其时空分布， 揭示了大气结构和运动对昆虫迁飞的影响， 为深化人们对昆虫迁飞行为机制的认识提供了许多令人耳目一新的画面； 昆虫雷达技术也逐渐从研究走向实用， 已经实现了对迁飞性害虫的长期、自动和实时监测。在全国建立 Ｖ Ｌ Ｒ 网并与 Ｇ Ｉ Ｓ 相结合，

昆虫雷达让我们看到了什么?

昆虫雷达的应用深化了人们对昆虫迁飞行为机制的认识。昆虫雷达让我们看到了弱小的昆虫主动起飞 ,以一定的速度爬升到巡航高度乘风远行 ,并对大气风温场表现出令人难以置信的适应和选择能力 ,通过成层 (边界层顶现象 )、定向和集聚等主动行为 ,最大限度地利用空气动力到达新的栖息地。这些全新的画面展示出远迁的昆虫并非完全被动的随风飘流者 ,而是一个个驾舟中流击水的舵手。

天敌伴迁与生物多样性

在对昆虫迁飞进行雷达观测时发现 ,天敌 (包括蜘蛛 )种群的大规模伴迁现象引人注目 ,国内外的空捕、海捕中也都有天敌入网。这种同步迁移现象无疑具有重要的生态学和行为学意义 ,表现出“天敌—寄主—植物”不同营养层之间的相互作用。而温带和热带空中取样中伴迁天敌数量相差之巨 ,也突出反映了不同的生物多样性背景。对低层大气中的生物流量进行长期监测 ,可望从另一个层面提供可靠的生物多样性信息。

风洞内粘虫飞翔行为与气流的关系

利用自制的昆虫飞翔实验风洞 ,系统观测了在风洞条件下粘虫在不同流速实验气流中的起飞行为与飞翔行为。结果表明 ,微风能刺激粘虫起飞 ,试虫表现明显的偏爱迎风 (或稍偏一点角度 )起飞的习性 ,飞翔时亦多采取迎风 (或稍偏一点角度 )的姿势。试虫在气流中的实际位移是昆虫飞翔位移与气流位移的矢量和。当气流速度小于 2 m/ s时 ,逆风向位移占多数 ;而气流速度为 3～ 4 m/ s时 ,94 .8%的试虫为顺风向位移。

天气雷达空中生态监测系统建设和应用

为深度挖掘天气雷达数据应用价值,设计并建设了天气雷达空中生态监测系统。分析天气雷达晴空回波数据特征和空中生物散射特性,利用模糊逻辑算法识别天气雷达网数据中的生物回波,实现对生物密度、迁飞路径、时空分布等昆虫生态活动的实时动态监测。2022年5月天气雷达空中生态监测系统投入试运行,在实时监测期间发现昆虫活动具有明显的时空分布特征、昼夜活动和迁飞活动规律,8—9月全国昆虫活动呈现数量大、活动范围广的特点,是虫灾防治的重点关注时段,监测结果符合昆虫活动特征。该系统可有效服务空中生态实时监测,为虫灾精准防治提供监测技术与数据支持。

迁飞昆虫的个体行为、种群动态及生态效应

由于亚洲东部独特的大气地理环境,我国大多数重大暴发性害虫都具有迁飞性。研究昆虫空中迁飞过程,探究其关键控制机制,对实现准确测报和科学防控尤为重要。本文从个体空中行为、空中虫群时空动态、昆虫迁飞生态效应三个层次对迁飞昆虫学的主要研究进展进行了综述。高空迁飞昆虫因种类不同、大气地理环境差异,可能采取不同的行为策略来完成迁飞,但其定向行为机制依然成谜;昆虫迁飞发生范围可覆盖多个省市,乃至多个国家,实现大区域尺度的实时监测、准确模拟和预测将是未来研究重点;迁飞昆虫具有重要的生态功能,全球变化背景下昆虫数量变化倍受关注,迁飞昆虫带来的信息流动(基因、病原微生物、抗药性水平等)将为昆虫种群管理、生态效应评估提供重要信息。