亚热带常绿阔叶林食叶昆虫和寄主植物物候同步性及其对气候变化的响应

发布时间：2017-05-13 17:13

  本文关键词：亚热带常绿阔叶林食叶昆虫和寄主植物物候同步性及其对气候变化的响应，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：食叶昆虫与寄主植物在长期进化过程中形成了相对稳定的物候同步性特征,对于维持森林生态系统的稳定性具有重要作用。近年来,气候变化(尤其是春季气候变化)影响食叶昆虫与寄主植物的同步性,造成食叶昆虫因缺乏食物而多样性下降或导致寄主植物因食叶昆虫取食作用加剧而适合度降低。气候变化对食叶昆虫和寄主植物同步性的影响是近年来生态学研究的热点。我国东部地区广泛分布的亚热带常绿阔叶林是世界亚热带常绿阔叶林的主体,具有区别于温带和热带森林的典型物种组成和群落结构。本论文选择浙江天童国家森林公园常绿阔叶林中的代表性鳞翅目昆虫及其寄主植物为研究对象,通过野外跟踪观测、采样调查、昆虫饲养、理化分析和人工模拟等手段,从春季代表食叶昆虫的发生、常见植物的展叶物候以及展叶期虫食特征三个方面研究了气候变化对食叶昆虫和寄主植物的影响,总结了二者潜在的同步性特征,并初步预测了气候变化对该同步性特征产生的影响。主要研究结果如下：1.气候变化对亚热带常绿阔叶林植物春季叶物候影响显著,积温是起主要作用的气候因子。温度升高造成植物出叶物候提前、同步性增高,展叶期延长。出叶物候早或展叶期短的植物其物候特征受气候变化影响更为显著。常见植物呈现出单峰型、多峰型和变化型3种出叶同步性格局。多峰型和变化型植物叶物候对气候变化的响应比单峰型植物更为敏感。2.适当升温会缩短食叶昆虫发育历期,提高其存活率和发育水平,增强其繁殖能力；温度升高会影响食叶昆虫的产卵和卵孵化同步性格局,导致其产卵和卵孵化时间提前、同步性指数增大；温度升高还会影响食叶昆虫取食行为,造成其取食偏好性改变及取食量增大。研究表明,现阶段气候变化为其大规模发生创造了有利条件。3.寄主植物叶片对食叶昆虫生长发育和繁殖等生命活动的影响存在显著差异。营养质量较高的植物叶片能促进其发育速率、缩短发育历期、增强个体存活率和繁殖能力,有利于其种群延续；防御属性较高的植物叶片虽然不会直接影响其发育速率、发育历期,但会显著降低其存活率和繁殖能力,对其种群发展不利。4.气候变化会影响植物展叶期虫食特征。积温和降雨量是影响植物展叶期叶片虫食特征的主要气候因素,其中积温呈正效应,降雨量呈负效应。气候变化对虫食频率影响较大,对虫食率影响不显著。植物叶片在展叶期呈现出3种不同生长防御对策：低营养-防御型、高营养-防御型和逃避型。逃避型植物遭受虫食强度显著高于其它两种类型,逃避型和高营养-防御型植物展叶期虫食频率受气候变化影响显著。5.食叶昆虫与寄主植物呈现较为稳定的物候同步性特征,目前气候变化未打破二者的物候同步性,但增加了食叶昆虫的种群数量,加重了对寄主植物的取食危害。食叶昆虫与寄主植物的同步性主要体现在以下三方面：首先,食叶昆虫与寄主植物的发生物候同步,发生格局相似,受气候变化影响波动相同；其次,寄主植物展叶期呈现相对稳定的虫食格局,不同年份虫食格局存在差异,但虫食强度均较低,虫食状多样性稳定,植物展叶期昆虫数量存在波动,但多样性较为稳定；第三,利用OTC模拟气候变化对代表食叶昆虫油茶尺蛾Biston marginata Shiraki发生与建群种植物木荷Schima superba叶物候同步性的影响,表明现阶段的气候变化未打破二者的同步性,但会加重木荷叶片的虫食损伤。综上所述,气候变化导致食叶昆虫发生和寄主植物物候的波动,且物候格局发生同步变化；常见植物展叶期平均虫食率和虫食状多样性年际变化不显著,表明目前气候变化条件下食叶昆虫与寄主植物发生的同步性并未受到严重威胁。部分植物展叶期虫食率年际变化较明显,表明气候变化影响了食叶昆虫对这些植物的取食偏好性。现阶段的气候变化为食叶昆虫的发生创造了有利的条件,使其种群密度增大,加重了对部分寄主植物的取食强度,可能会严重降低寄主植物的适合度,不利于其存活。
【关键词】：亚热带常绿阔叶林 气候变化 同步性特征 食叶昆虫 寄主植物 展叶期 虫食特征
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S718.5
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-15
• 第一章 前言15-34
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 研究进展16-34
• 1.2.1 气候变化对植物物候的影响16-21
• 1.2.2 气候变化对食叶昆虫的影响21-24
• 1.2.3 寄主植物对食叶昆虫的影响24-27
• 1.2.4 植物虫食特征27-30
• 1.2.5 气候变化对食叶昆虫与寄主植物物候同步性的影响30-34
• 第二章 研究地概况及研究方法34-44
• 2.1 研究地概况34-35
• 2.2 研究目的和意义35-36
• 2.3 技术路线36-37
• 2.4 拟解决关键问题及研究特色37-38
• 2.4.1 拟解决关键问题37
• 2.4.2 研究特色37-38
• 2.5 研究方法38-44
• 2.5.1 气候因子观测38
• 2.5.2 植物展叶物候观测38-39
• 2.5.3 叶片属性测定39-40
• 2.5.4 叶片虫食及虫食状多样性测定40-41
• 2.5.5 展叶期昆虫多样性调查41-42
• 2.5.6 实验昆虫的饲养42-44
• 第三章 春季植物叶物候对气候变化的响应44-78
• 3.1 研究对象及方法44-46
• 3.1.1 研究对象44-45
• 3.1.2 样地设定和样树的标记45
• 3.1.3 植物展叶物候观测45
• 3.1.4 气候因子观测45-46
• 3.1.5 数据处理46
• 3.2 结果与分析46-74
• 3.2.1 气候因子的观测46-47
• 3.2.2 常见植物的出叶物候及其同步性特征及其对气候变化的响应47-69
• 3.2.3 常见植物展叶期及其对气候变化的响应69-74
• 3.3 讨论74-78
• 3.3.1 植物春季叶物候对气候变化的响应75-76
• 3.3.2 常见植物出叶同步性格局对气候变化的响应76-78
• 第四章 代表鳞翅目昆虫生长发育、繁殖和取食行为对温度升高的响应78-108
• 4.1 研究对象及方法79-82
• 4.1.1 研究对象79
• 4.1.2 试虫的获取79
• 4.1.3 试虫饲养79-81
• 4.1.4 幼虫生长发育指标的测定81
• 4.1.5 幼虫取食偏好性研究81-82
• 4.1.6 数据处理82
• 4.2 结果与分析82-101
• 4.2.1 三种常见鳞翅目昆虫的生活史82-83
• 4.2.2 幼虫的生长发育83-91
• 4.2.3 成虫繁殖能力91-96
• 4.2.4 幼虫取食行为96-98
• 4.2.5 昆虫与寄主植物物候同步性分析98-101
• 4.3 讨论101-108
• 4.3.1 鳞翅目昆虫存活率对温度升高的响应101-102
• 4.3.2 鳞翅目昆虫生长发育对温度升高的响应102-103
• 4.3.3 鳞翅目昆虫发育历期对温度升高的响应103-104
• 4.3.4 鳞翅目成虫繁殖能力对温度升高的响应104-105
• 4.3.5 鳞翅目昆虫取食行为对温度升高的响应105-106
• 4.3.6 鳞翅目昆虫与寄主植物的物候同步性对温度升高的响应106-108
• 第五章 寄主植物对昆虫生长发育的影响108-119
• 5.1 研究对象及方法108-109
• 5.1.1 研究对象108
• 5.1.2 昆虫生长发育指标测定108-109
• 5.1.3 叶片属性测定109
• 5.1.4 数据处理109
• 5.2 结果与分析109-116
• 5.2.1 寄主植物对三种鳞翅目昆虫存活率的影响109-110
• 5.2.2 寄主植物对三种鳞翅目幼虫生长发育的影响110-113
• 5.2.3 寄主植物对四川尾尺蛾和叉带黄毒蛾繁殖能力的影响113
• 5.2.4 寄主植物叶片属性对3种鳞翅目昆虫生长发育状况的影响113-116
• 5.3 讨论116-119
• 5.3.1 寄主植物对昆虫存活率的影响116-117
• 5.3.2 寄主植物对昆虫生长发育的影响117
• 5.3.3 寄主植物对昆虫繁殖力的影响117-119
• 第六章 气候变化对常见植物展叶期虫食特征的影响119-150
• 6.1 研究对象及方法120-121
• 6.1.1 树木标记和叶片取样120
• 6.1.2 虫食频度和虫食率的测定120-121
• 6.1.4 虫食形状及多样性分析121
• 6.1.5 木荷展叶期昆虫结构分析121
• 6.1.6 数据处理121
• 6.2 结果与分析121-143
• 6.2.1 常见植物展叶期叶片属性及生长防御对策121-128
• 6.2.2 不同生长防御对策植物展叶期叶片虫食特征128-138
• 6.2.3 展叶期虫食状多样性138-140
• 6.2.4 木荷展叶期昆虫种群结构及叶片虫食特征140-143
• 6.3 讨论143-150
• 6.3.1 植物叶片属性及植物的生长防御对策143-145
• 6.3.2 常见植物展叶期叶片虫食特征145-146
• 6.3.3 气候变化对不同生长防御对策植物展叶期虫食特征的影响146-147
• 6.3.4 常见植物叶片虫食状多样性147-148
• 6.3.5 气候变化对木荷展叶期昆虫组成结构及虫食特征的影响148-150
• 第七章 油茶尺蛾与寄主植物木荷同步性对气候变暖的响应150-161
• 7.1 研究对象及方法150-151
• 7.1.1 研究对象150
• 7.1.2 OTC设计及实验设计150-151
• 7.1.3 木荷幼树展叶物候及展叶期虫食特征151
• 7.1.4 油茶尺蛾生长发育151
• 7.1.5 数据处理151
• 7.2 结果与分析151-159
• 7.2.1 OTC与外界温度差异151-152
• 7.2.2 不同处理条件下木荷叶物候的响应152-154
• 7.2.3 不同处理条件下条件下油茶尺蛾生长发育的响应154-157
• 7.2.4 不同处理条件下木荷虫食特征157-159
• 7.3 讨论159-161
• 第八章 总结与展望161-166
• 8.1 研究总结161-163
• 8.2 论文主要创新点163-164
• 8.3 研究中的不足与展望164-166
• 参考文献166-194
• 附录194-209
• 附录一 论文涉及植物拉丁名194-195
• 附录二 论文中控制实验涉及的昆虫种类及其幼虫195-196
• 附录三 木荷展叶期常见昆虫196-200
• 附录四 不同年份木荷展叶期昆虫群落结构200-205
• 附录五 常见虫食状205-207
• 附录六 在读期间主要研究成果和参加科研项目207-209
• 致谢209-210

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 林月男,林湘;五种藤本药用植物物候观察[J];国土与自然资源研究;1997年02期

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本文编号：363135