昆虫物种多样性调查.doc
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1、实验23 昆虫物种多样性调查一、实验目的1学习昆虫标本的采集与制作方法。2学习物种多样性研究的基础知识和基本方法。二、实验材料由学生捕捉昆虫,并建立昆虫档案记录。三、实验器具与药品昆虫标本采集与制作的常用工具与药品、温度计、湿度计等及其他同学实验设计中需要的器具与药品。四、实验内容与操作实验前同学查阅文献、资料,选择某一特定地区(如校园),设计研究方案,对其昆虫物种多样性展开调查研究。昆虫是动物界中最大的一个类群,无论是个体数量、生物量、种数与基因数,它们在生物多样性中都占有十分重要的地位。昆虫与人类的关系复杂而密切,有些昆虫给人类造成深重的灾难,有些种类给人类提供了丰富的资源。(一)标本采集
2、与制作根据实验设计在所选定的区域内进行昆虫标本的采集,并将其制成干制标本。在进行标本采集时需详细记录相关资料,如:采集时间、采集地点、寄主植物、天气情况和采集人等。(二)标本鉴定利用文献、资料及检索表等工具,在老师的指导下对标本进行分类鉴定。(三)物种多样性分析研究1物种名录对经鉴定的标本进行整理,列出所获标本物种名录,并统计数量。物种名录可直接提供物种的地理或栖息地分布信息,是进行研究分析的基础。2物种多样性分析物种多样性代表群落组织水平及其功能特性,包括物种的丰富度和均匀度两方面的内容。物种丰富度是指某一群落或生境中物种数目的多寡,是反映物种多样性最客观的指标。在统计种的数目时,需要了解所
3、在分布面积的大小,以便比较。物种均匀度是指某一群落或生境中全部物种个体数目的分配状况,是反映各物种个体数目分配的均匀程度。例如,甲群落中有100个个体,其中90个属于种A,另外10个属于种B;乙群落中也有100个个体,但种A和种B各占一半,即是甲群落的均匀度要比乙群落低。物种多样性的分析指数很多,可选择其中一些进行对比研究(表23-1)。如:(1)辛普森多样性指数(Simpsons diversity index)辛普森多样性指数 = 随机取样的两个个体属于不同种的概率 = 1 随机取样的两个个体属于同种的概率指数公式:D = 1 - = 1 - 其中:D为多样性指数;N为所有种的个体总数;N
4、i代表第i种的个体数;s为种的数目。辛普森多样性指数的最低值为0,最高值为(1-1/s)。前一种情况出现在全部个体均属于一个种的时候,后一种情况出现在每个个体分别属于不同种的时候。(2)香农-威纳指数(Shannon-Weiner index)香农-威纳指数以函数信息来表示指数。指数公式:D = 3.3219( )其中:D为种的多样性指数;N为所有种的个体总数;为第i种的个体数。(3)种间相遇机率(PIE)或群落组织水平相互关系的指数它反映物种在随机情况下的个体之间相遇的比率。指数公式:PIE = 其中:s为种的数目;N为所有种的个体总数;为第i个种的个体数目。 表23-1 昆虫物种多样性指数
5、小结群落描述样方面积种数个体总数辛普森指数香农-威纳指数种间相遇机率五、作业与思考题1制作、鉴定、展示标本。2根据多样性指数分析一个群落多样性与环境的关系,以小论文形式报告实验结果。附录:昆虫标本的采集与制作一、昆虫标本的采集若要认识和研究昆虫,必须掌握有关昆虫标本的采集知识,才能获得足量、理想的材料。采集的标本要尽量保持完整。(一)常用的采集工具1捕虫网捕虫网按其用途和构造常分为3种类型(图23-1)。捕网 也称空网或气网。用于采集在空中飞翔的昆虫,如蛾、蝶、蜂和蜻蜓等。网圈直径约33 cm,用一根粗铁丝弯成,两端各弯成直角形的小钩,固着于网柄上(为了携带方便也可做成对褶形,即把铁丝当中截断
6、。将两断口各弯成一小圈,使两个小圈连接在一起)。网柄长约1 m,用粗细适宜的木棍或竹竿制成。网袋宜用透气、坚韧、淡色的尼龙纱、珠罗纱或蚊帐纱布等制成,其长度超过网圈直径的一倍,袋口用布镶边,内穿网圈。扫网 用于扫捕隐藏在植物丛中的昆虫,因而要用较结实的白布或亚麻布制作网袋,网底可做成开口式,并且缝上松紧带,以便取虫方便。网圈的制作方法与捕网相同,规格可稍大些,且选用较粗些的铁线制作,同时做网柄的材料也要结实些。水网 用于捕捉水生昆虫。网圈的形状、大小以适用于所采的水生昆虫栖息的环境为宜。网袋要求透水良好、坚固耐用,通常用铜纱、铁纱或塑料纱制成。网袋一般较浅,底部宽圆。浅水捕捞的水网网柄安装与捕
7、网相同,深水捕捞的则网口与网柄成垂直角度。图23-1 捕虫网1捕网;2扫网;3水网。(自王林瑶等)图23-2 毒瓶(自王林瑶等)2毒瓶(图23-2)用于毒杀昆虫。昆虫被杀死得越快越好,这样可以获得更为完整的标本。毒瓶的制作 一般用严密封盖但又开启灵便、不易打碎的广口瓶来制作毒瓶。先在瓶底铺放毒剂 氰化钾(KCN)或氰化纳(NaCN),再铺上一层细木屑并用木棒冲紧压平,这2层各约5-10 mm厚;然后再加一层事先用水调成糊状的熟石膏粉,待其凝结。最后放上两层滤纸或吸水纸,盖紧瓶盖即成。毒瓶内要注意保持干燥,里面的滤纸要经常更换,使用后要盖紧瓶盖。注意事项 氰化物是剧毒药物,在制作和使用时要谨慎,
8、切勿对着瓶口呼吸,以免中毒。打破或作废的毒瓶应予深埋水解处理,不能随地丢弃。其他毒药 可用乙醚、乙酸乙酯或其他杀虫剂作为代替毒剂,但毒瓶中木屑层应改用药棉代替,上面仍然铺盖石膏和滤纸。一些植物的组织如桃仁、枇杷仁、桃树皮和肉桂树叶等捣碎后也可用作毒剂,效果同样很好,而且经济安全。毒瓶的使用 外出采集时要根据需要准备大小不同的几个毒瓶。对蛾蝶类要单独使用一个毒瓶,不可以与其他昆虫放在一起毒杀,以免损坏鳞翅上的花纹。若在毒瓶内放置一些碎纸条、可减少虫体互相碰撞而减少损坏。小形昆虫可用小毒瓶毒杀。毒瓶一般不用于毒杀软体的幼虫和蛹等。3吸虫管专门用以采集个体较小的昆虫,如跳虫、蓟马、蚜虫等。选用一个直
9、径约为25-35mm的指形管,配上一个穿有双孔的软木塞,孔中各插上一个细玻璃管,其中一根略长并稍弯曲,外端套上一根橡皮管,橡皮管末端再接上一段玻璃管;另一根细玻璃管的内端包上一层纱布(以免使用时小虫被吸入口内)。将内端包上纱布的那根玻璃管含于口中,把套有橡皮管的一段玻璃管口对准小虫,通过口中吸气即把小虫吸入指形管内。或在吸气的玻璃管外端套上一个橡皮球,也可以代替口吸气。4指形管和采集笼指形管一般使用平底指形管,规格与数量可按实际情况携带,每根管子要预先配好软木塞或棉花塞,用以存放较小的活虫或已被毒死的昆虫,或用以捕捉一些处于静止状态的昆虫;也可以用各式小药瓶代替指形管。采集笼一般用竹子或铁纱制
10、成,其规格可根据使用者的要求自定,主要用于存放需要饲养的活虫;也可以用广口瓶代替采集笼,在瓶口包上两层纱布即成。5诱虫灯用于采集夜晚活动的昆虫。外出采集最好使用与蓄电池连用的黑光灯,并配备一块白色布幕和漏斗、毒瓶等,诱虫时把布幕放在灯后,灯下放置漏斗和毒瓶,待昆虫趋光落在布幕上,拍打布幕以漏斗毒瓶收集。6采集袋和采集带用于携带各种采集工具,一般用防水帆布做成。采集袋为背囊状,内面缝制各种规格的口袋;采集带与束在腰间的子弹带相似,可插放各种工具,其形状可根据具体要求设计。也可以用手提铁丝笼盛放工具。图23-3 三角纸包及其用法(自肖方)7三角纸包及其他三角纸包(图23-3)用于暂时存放昆虫,尤其
11、是已经毒杀了的蛾蝶类成虫。一般用较坚韧的白色光面纸(或用旧报纸代替),裁成3:2的长方形纸片,对褶而成。采集前可预先准备多种规格的三角纸包。采集时还要带上放大镜、镊子、小刀、小铲、剪刀、笔记本、铅笔等。(二)采集方法 采集昆虫不仅要有一套合适的工具,而且还要学会运用有效的采集方法去寻找所需要的昆虫。 1网捕法网捕法为采集昆虫最常用的方法,即用捕虫网捕捉能飞、善跳的昆虫。对于飞行迅速的种类,要用捕虫网迎头捕捉,动作要求敏捷轻快,并立即折转网口,使虫子困于网底。然后用一只手握住网底的上方,另一只手揭开毒瓶的盖子,把毒瓶放入网内,瓶口对着网底,令被困的昆虫进入毒瓶中,随即把瓶口紧贴网袋取出,盖上瓶盖
12、。如果捕获了蛾蝶类的昆虫,为了其翅上的鳞片免受损落,可以用手隔着网袋在虫子的胸部轻捏一下,使其胸肌受损,停止翅膀扑动后放入毒瓶内毒杀之。被毒杀了的蛾蝶其四翅往往折于身体的腹方,应在其肌肉僵硬之前从毒瓶取出,把四翅叠向身体背方(因为在分类时翅正面的花纹较反面更为重要),放入三角纸包,并写好标签。如果捕获具有螫刺的蜂类或猎蝽等,可连同网底一起放入毒瓶内,使虫子麻痹后再从网底取出,放入毒瓶内毒杀。对栖息在草丛或灌木丛中的昆虫,只能用扫网捕捉,可边走边扫捕,然后把收集在网底的昆虫从底部开口处倒入毒瓶中,毒杀后再倒在白纸上挑选保存。或者在扫网底部开口处套上一个塑料瓶,便可直接把昆虫集放于瓶中,减少取虫的
13、麻烦。如果捕捉水生昆虫,则要使用水网,可根据各种水域环境采集不同的种类。2观察法即跟踪昆虫活动的形迹如虫鸣声、虫粪和植物被害状等寻找昆虫。对于许多能发声的昆虫,如蝉、蟋蟀等,我们可以凭听觉找到它们;对于一些不能发声的昆虫,则根据它们在生活环境中留下的形迹去寻找。例如,凡有蚜虫活动的植物、叶子或地上常有其分泌的“蜜露”,或是植物叶茎受害呈卷曲畸形。同时也常有一些取食“蜜露”的蜂、蚁、蝇类,以及以蚜虫为食物的瓢虫或其他蚜虫的天敌存在,而且蚜虫较多时,常因“蜜露”过多引致霉菌繁殖,使叶片表面产生黑色的烟煤病。如同蚜虫那样以刺吸式口器吸取植物汁液为食的昆虫还有椿象、飞虱、叶蝉等,它们对植物往往造成生理
14、伤害,出现各种斑点、虫瘿、皱缩等畸形现象,并间接传播植物病毒病,我们可以根据上述现象找到它们。凡是被咀嚼式口器害虫为害的植物,其叶片常被啃食穿洞,茎枝往往被咬断,地上常留有虫粪。例如,在一棵被咬断的花生幼苗附近的土隙中可捉到小地老虎的幼虫。一些具有特殊保护色的昆虫不易被人发现,但可以根据其排出的虫粪及其新旧程度来判别虫子的种类和龄期。3搜索法即搜索昆虫的生活场所。例如在犁冬田的稻茎基部可找到三化螟的幼虫;在潮湿的砖石下可采到肉食性的甲虫和跳虫;在泥土中可捉获金龟子、金针虫、地老虎的幼虫以及处于休眠状态的多种昆虫的幼虫和蛹;在腐烂的植物下可找到蝼蛄、隐翅虫等;在花丛中去寻找蓟马、蝴蝶和蜜蜂;在树
15、皮下或树干中可发现天牛、茎蜂等幼虫;在树洞或地面积水中可采到蚊虫或其他双翅目的昆虫等;寄生在人畜身上的虱子和跳蚤、寄生在昆虫体内外的蜂类和螨类,以及危害衣物、书籍和农作物的各种害虫,还有水生昆虫等,均可以根据它们的习性,在其栖居的地方搜索采集。4击落法根据一些昆虫(如金龟子、粘虫幼虫等)具有伪死性的特点,猛然震击寄主植物,使其昏厥坠地便于捉获。有些昆虫虽然没有伪死性,但当它们停留在枝梢、树叶上时,往往不易被发现,我们可以在早上或晚上温度较低、昆虫不太活动时;或趁昆虫专心取食时,突然震动寄主植物,也会使虫子下坠或吐丝下垂,或受惊飞起,从而暴露了目标。尤其是一些具有“拟态”现象的昆虫,也会因为错觉
16、解除拟态而被发现。5引诱法利用昆虫的各种趋性如趋食性、趋化性、趋光性和趋异性等进行诱集。如果把一些腐烂的小动物尸体和瓜果皮浅埋在土中,或把广口瓶埋在地下,使瓶口与地面持平,内放一些腐败的食物,当有趋食性的昆虫嗅到这些味道时,便聚集前来取食,要是在这些诱饵中添加少量农药,就能采集到较多的昆虫。如果在旱坡地上掘穴,放进松枝或杂草,并浇上一些水,过一两天后便可诱集到大量前来取食白蚁。很多夜蛾科的昆虫(特别是地老虎和粘虫)对糖醋混合发酵物具有趋化性,生产上常依此制成毒饵,混于土堆中或涂抹在草把上诱集。大多数昆虫的成虫都有趋光性,可以使用各式诱虫灯诱集之,尤其以黑光灯的效果最好。另外,还可以利用趋异性诱
17、集昆虫。例如,利用雌虫分泌的性外激素诱集同种的雄虫,直接把尚未交配的雌虫囚于纱笼中悬挂于高处,或取若干雌虫腹部的抽提液(或人工合成的性外激素涂于滤纸上制成诱器,就可以采到大量同种雄虫。(三)采集的季节、时间和地点因为昆虫的种类不同,采集的季节也不一样,大体上一年四季都可以采集。每年的晚春到秋末,昆虫的活动最为频繁,是一年之中最适宜采集的时期。到了冬季,活动的昆虫虽少,但仔细搜捕也能获得不少标本。所以采集的季节要看自己的目的和需要而定。采集的时间也要根据不同的昆虫种类而定。一般白天活动的昆虫多在上午10时至下午15时活动最盛。对一些喜欢夜间活动的昆虫,就必须在黄昏后或黎明前采集。由于有些昆虫只有
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