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龜紋瓢蟲的定向搜索行為研究
龜紋瓢蟲是蚜蟲的重要天敵.當(dāng)棉田生態(tài)系統(tǒng)的棉蚜大爆發(fā)時(shí),可以大規(guī)模釋放龜紋瓢蟲來防控棉蚜.研究發(fā)現(xiàn),龜紋瓢蟲能依靠多種信號找到棉蚜,除了憑借棉蚜本身的信號外,還會依靠被棉蚜危害植物所釋放出的氣味(對瓢蟲而言是一種嗅覺信號)和棉蚜危害植物的形狀(對瓢蟲而言是一種視覺信號)進(jìn)行定向搜索.
研究者對嗅覺和視覺信號在龜紋瓢蟲定向搜索中的作用,以及瓢蟲有無捕食經(jīng)驗(yàn)對該過程的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究.研究者將野外采集的龜紋瓢蟲放入人工飼養(yǎng)箱培養(yǎng),待瓢蟲產(chǎn)卵、孵化成幼蟲后,取若干幼蟲隨機(jī)分為兩組.一組幼蟲用人工飼料繼續(xù)飼養(yǎng),直到幼蟲變?yōu)槌上x.另一組幼蟲放在帶棉蚜的棉花植株上,直到幼蟲變?yōu)槌上x.
實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用昆蟲行為測試儀(如圖A所示)研究瓢蟲成蟲的定向搜索行為.整個(gè)裝置使用兩個(gè)透明密閉的玻璃箱,與中部的觀察區(qū)相連.測試儀左側(cè)放入被棉蚜危害的棉花植株,右側(cè)為空玻璃箱(作為對照).實(shí)驗(yàn)過程保證從觀察區(qū)兩側(cè)進(jìn)出的氣流速度相同.
將圖A左側(cè)箱子替換為嗅覺信號箱(圖B),在靠近觀察區(qū)的一側(cè)用遮光板擋住,此時(shí),瓢蟲只能感知來自棉花的嗅覺信號,右側(cè)為空白對照箱,該裝置用于測試瓢蟲在嗅覺信號與空白之間的選擇行為.如果替換成視覺信號箱(圖C),瓢蟲只能感知來自棉花的視覺信號,這樣可以測試瓢蟲在視覺信號與空白之間的選擇行為.如果左側(cè)使用視覺信號箱、右側(cè)使用嗅覺信號箱,可以測試測試瓢蟲在視覺信號與嗅覺信號之間的選擇行為.
研究者進(jìn)行了三組實(shí)驗(yàn),分別是嗅覺信號對空白對照,視覺信號對空白對照,視覺信號對嗅覺信號.每一組實(shí)驗(yàn)的做法為:在實(shí)驗(yàn)前,將無捕食經(jīng)驗(yàn)的瓢蟲飼養(yǎng)在干凈空氣中,并在實(shí)驗(yàn)前12小時(shí),對所有瓢蟲進(jìn)行饑餓處理.分別選取40只無捕食經(jīng)驗(yàn)和有捕食經(jīng)驗(yàn)的瓢蟲,從測試儀中部放蟲口逐一放入昆蟲行為測試儀(見圖A),2分鐘內(nèi)觀察瓢蟲的反應(yīng),記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行統(tǒng)計(jì).
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,無捕食經(jīng)驗(yàn)和有捕食經(jīng)驗(yàn)的瓢蟲表現(xiàn)出不同的行為反應(yīng).在視覺信號的測試中,有捕食經(jīng)驗(yàn)的瓢蟲明顯地趨向視覺信號,無捕食經(jīng)驗(yàn)瓢蟲無選擇差異.在嗅覺信號的測試中,兩類瓢蟲均趨向嗅覺信號.在視覺信號對嗅覺信號的測試中,兩類瓢蟲更多地選擇了嗅覺信號.
本研究結(jié)果表明,龜紋瓢蟲雖有先天識別受害棉花與空白的能力,但獲得捕食經(jīng)驗(yàn)后的瓢蟲對于嗅覺信號和視覺信號的響應(yīng)更敏感、更快捷,可以明顯提高其定向搜索能力和效率.
(1)龜紋瓢蟲屬于節(jié)肢動物門昆蟲綱的動物.
(2)研究者實(shí)驗(yàn)用的龜紋瓢蟲,要從卵開始飼養(yǎng),且其中一組幼蟲用人工飼料飼養(yǎng)是為了獲得無捕食經(jīng)驗(yàn)的瓢蟲.在實(shí)驗(yàn)前12小時(shí),對所有瓢蟲進(jìn)行饑餓處理,目的是讓龜紋瓢蟲對刺激信號更敏感,從而提高實(shí)驗(yàn)的成功率.
(3)進(jìn)行視覺信號對空白測試時(shí),氣流必須繞過視覺信號箱,否則,對瓢蟲而言會形成視覺和嗅覺信號.
(4)從行為的獲得途徑考慮,龜紋瓢蟲定向搜索行為是很復(fù)雜的,沒有捕食經(jīng)驗(yàn)的龜紋瓢蟲,可以通過嗅覺信號識別受害棉花,這是先天性行為;而視覺信號的測試的結(jié)果則說明這種行為也有學(xué)習(xí)行為的成分.
(5)根據(jù)上述資料進(jìn)行的推理分析,不合理的是C.
A.嗅覺信號對于龜紋瓢蟲捕食比視覺信號更有效
B.捕食經(jīng)驗(yàn)可以讓瓢蟲更有效地找到不易察覺的害蟲
C.龜紋瓢蟲的這種捕食經(jīng)驗(yàn)可以遺傳給它們的后代
D.龜紋瓢蟲的定向搜索行為受多種信號的影響
(6)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果為治理棉田生態(tài)系統(tǒng)蚜蟲大爆發(fā)提供的指導(dǎo)或啟示是大規(guī)模釋放龜紋瓢蟲之前可以對其進(jìn)行捕食馴化(或?qū)敿y瓢蟲進(jìn)行捕食馴化可提高對棉田蚜蟲的捕食成功率).