中国蟋蟀总科昆虫发声器及鸣声时域特征的研究

中国蟋蟀总科昆虫发声器及鸣声时域特征的研究

谢令德[1]2001年在《中国蟋蟀总科昆虫发声器及鸣声时域特征的研究》文中研究说明鸣声是发声昆虫作为其通讯的主要方式之一。昆虫利用呜声使种内个体保持信息交流,种间保持生殖隔离。不同种类的昆虫,鸣声特征不同,进一步反映在与产生呜声的发声器结构存在差异。所以研究其鸣声特征与发声器的结构,对于揭示昆虫各类群的起源进化和系统关系具有重要意义,同时为昆虫分类提供新的佐证。以下从叁个方面对论文内容做简要介绍。 一、昆虫发声器及鸣声研究现状 1.昆虫的发声机制 昆虫在长期进化中,不同类群形成了不同的发声机制。每个类群的发声机制是对环境的一种适应,对其生存和繁衍后代具有一定意义。对其发声机制的研究,不但可以使我们从一个侧面理解其行为意义,而且可以帮助我们更好地分析昆虫鸣声信号及种类间的差别。总括起来,大致可分为五种发声方式:即昆虫身体敲击其它物体发声、膜振动发声、空气在昆虫体内运动发声,摩擦发声,鸣声是另一种活动的副产品。摩擦发声存在范围广泛,被称为真正意义上的发声,论文作了重点介绍。 2.影响昆虫发声的因素 昆虫发声受到多种因素影响,内部和外界因素共同对发声起作用。概括起来大致如下:①受物种遗传特性的影响;②受性别的影响,就发声昆虫来看,大多数种类仅雄性发声,而雌性不发声,但也有一些类群或种类,雌雄性都发声,如蠢斯总科的露蠢科、拟叶蠢科、蚤蠢科、距蠢科雌性发声;③受虫体发育程度的影响。多数种类仅成虫才发声,这说明受性成熟的限制;也有一些类群或种类不受性成熟的限制,在幼虫期和蛹期也可以发声;④受神经、肌肉组织的协调,这方面以直翅目和同翅目蝉类昆虫研究最为透彻。⑤受来自同种或异种其它个体的各种行为刺激;③受各种环境因子的影响,诸如一天中的光照、温度、湿度、风力等因子。光照因素主要影响鸣虫的鸣叫时间。温度对鸣虫的 且鸣声特征影响很大,在两个极限温度之间,昆虫鸣叫的速率随温度的升高而加快,许多研究指出,脉冲率、脉冲组率跟温度呈线性关系增加。湿度对呜虫发声的影响因类群而异,据研究,湿度对蝗总科昆虫的发声有很大的影响,而对蟋蟀类昆虫影响不大。 3.昆虫鸣声的类型及其生物学意义 昆虫的声行为由两方面的反应所引起:一是感觉器官对外界刺激的反应,其鸣声非形式化,属低级行为的形式,大多数此类鸣声具报警、攻击信号的性质;二是各种生理状态如饥饿、交配、寻偶等所引起的反应,其鸣声具有一些重复的基本音节,特征形式化,此类声音用于传播大量信息,大多数群聚信号、召唤信号、求偶信号、交配信号、识别信号、发现食物和指示巢位信号等属于此类。有关昆虫鸣声的类型及功能的分析,目前还没有一个完整的系统。Matlhewa等(1978)曾对 Dumortier(963)和 Alexander(967)的鸣声类型及功能的分类系统进行了修改,提出了4种声行为门种类型的分类系统。每一种类型具有确定的功能及意义,保证其所属声行为的实现。在这些呜声类型中,召唤声最具种的特异性,其鸣声节律非常固定,是种内个体间最常见的远距离通讯方式。同域性的不同种类在同一时期内的召唤声各不相同,没有一种可以引起混淆的信息内容,所以这种呜声类型常被用来种类鉴定。 4.昆虫呜声机制的进化及呜声的作用 呜声在长期进化过程中,在天敌、取食、环境因子等选择压力下,为了生存和繁殖的需要,呜声机制发生了相应的进化。如有些鸣虫为了躲避天敌的侵害,通过多种途径躲避天敌,包括鸣叫时间与天敌发生时间错开;减少呜叫时间,模拟捕食天敌昆虫的形态或鸣声,产生与天敌相同频率的声波干扰扑食,呜叫时展示警戒色等。多数呜叫昆虫种类,为了保护雌性繁殖后代,仅雄虫鸣叫,雌虫不呜叫。发声机制的起源和进化,一般认为可能是一种运动意向的改变。 昆虫鸣声的作用主要有两种。一是在昆虫通讯中的作用,因为声信号容易形成完美和有效的重要信息,传播方向和范围适于同伴接收,传播速度快,抗干扰能力强,具潜在的创造新形式能力,在不停止其它活动的情况下即能接收声信号,所以昆虫选择声音作为其主要通讯方式。二是在物种形成中的作用。呜声具有种的特异性和专一性,遗传性,不是通过学习可以改变声音形式。在物种形成中,重要的是生殖隔离的形成,而鸣声除天敌外,几乎全部只有同种个体间识别,其它种不能识别,所以是一个很好的生殖隔离方法。那些形态十分 且二相似的近缘种,形态上几乎难以区别,但其鸣声差异明显。鸣声分化先于形态分化,最后导致新物种形成。 5.蟋蝉总科的鸣声及其发声器研究概况 A.蟋蟀总科的发声机制 据目前报道有两种,即雄性双前翅摩擦发声机制和雄性双前翅轻击发声机制。摩擦发声机制目前争论较多,主要有两种假说,即时钟摆轮机械模型和翅下空气腔共振与听

李晓强[2]2011年在《吉林省蟋蟀总科昆虫分类学研究》文中进行了进一步梳理蟋蟀总科(Grylloidea)隶属于昆虫纲(Insecta)直翅目(Orthoptera)螽亚目(Ensifera)。蟋蟀总科昆虫全世界已知4000多种,目前我国蟋蟀总科昆虫已知230种(亚种)。本论文对吉林省蟋蟀总科昆虫进行了分类研究。对本地区蟋蟀总科昆虫进行外部形态分类学研究的同时,又从另外两个微观角度对其进行了分类研究。本次研究共获得蟋蟀标本10种,隶属于3科,8属。1、形态学方面:对采集到的10种蟋蟀的外部形态进行了描述,并按照传统形态学方法进行了分类,采用刘宪伟、殷海生(1995)所提出的分类系统。根据殷海生、刘宪伟(1995)记载和本人2009-2010两年的采集情况,吉林省的蟋蟀总科昆虫共计13种,隶属于3科8属,具体种类如下:1.1蛉蟋科Trigonidiidae针蟋亚科Nemobiinae1.1.1双针蟋属Dianemobius Vickery 1973(1)斑腿双针蟋Dianemobius fascipes (Walker1869)1.1.2灰针蟋属Polionemobius Gorochov 1983(2)斑翅灰针蟋Polionemobius taprobanensis (Walker 1869)1.1.3异针蟋属Pteronemobius Jacobson et Bianchi 1905(3)歧阜异针蟋Pteronemobius gifuensis (Shiraki 1911)(4)素色异针蟋Pteronemobius concolor (Walker 1871)(5)内蒙异针蟋Pteronemobius neimongolensis Kang et Mao19901.2蟋蟀科Gryllidae1.2.1墨蟋属Nigrogryllus Gorochov 1983(6)西伯利亚墨蟋Nigrogryllus sibiricus (Chopard 1925)1.2.2灶蟋属Gryllodes Saussure 1874(7)短翅灶蟋Gryllodes sigillatus (Walker 1869)(8)长翅灶蟋Gryllodes supplicans (Walker 1859)1.2.3油葫芦属Teleogryllus Chopard 1961(9)银川油葫芦Teleogryllus infernalis (Saussure 1877)(10)黑脸油葫芦Teleogryllus occipitalis (Serville 1838)(11)黄脸油葫芦Teleogryllus emma (Ohmachi et Matsumura 1951)1.2.4斗蟋属Velarifictorus Randell 1964(12)迷卡斗蟋Velarifictorus micado (Saussure 1877)1.3树蟋科Oecanthidae树蟋属Oecanthus Audinet-Serville 1831(13)长瓣树蟋Oecanthus longicauda Matsumura 19042、解剖学方面:运用生理解剖和电镜扫描技术对10种蟋蟀的消化道外部形态、嗉囊和前胃的内部形态进行了研究,并且利用每种蟋蟀消化道前、中、后肠、嗉囊、前胃及胃盲囊的长度进行了聚类分析,得出如下几点结论:(1)蟋蟀消化道可分为前、中、后肠叁部分,不同科、属、种之间的差别主要在消化道各段的长度及嗉囊和前胃的内部形态结构方面。(2)消化道的前、中、后肠在不同科、属间存在一定差异,可作为分类的一个辅助因素。嗉囊和前胃在种间存在差异,可作为重要的分类特征。(3)消化道的形态结构与其食性之间具有必然的相互关系,通过对这种关系的研究分析,为进一步探讨其食性提供了基础资料。(4)聚类结果与形态学分类基本一致,蛉蟋科的种类先与树蟋科的种类聚在一起后与蟋蟀科的种类聚在一起。3、发声器及翅表面结构方面:运用扫描电镜技术比较了10种蟋蟀的发声器和前翅表面的微观结构,并且利用每种蟋蟀的声齿间距,声齿和声锉的长度进行了聚类分析,结果如下:(1)发声器的声锉部分在种间的差异性明显,可作为分类的主要特征。刮器部分只是在科间存在一定差异,对分类单元的确立起到辅助作用。(2)前翅表面的微毛结构在科间存在较大差异,种间无明显的差异。翅背面结构在科、属间存在较大差异,种间无明显的差异,二者可作为蟋蟀分类的辅助手段。(3)聚类结果与形态学分类基本一致,并且与上述解剖学的结果也基本一致,蛉蟋科的种类先与树蟋科的种类聚在一起,然后再与蟋蟀科的种类聚在一起。本文研究结果支持刘宪伟、殷海生所提出的分类系统。本研究所采用的扫描电镜技术对吉林省蟋蟀总科昆虫部分种类的微观结构的研究结果与形态学分类结果吻合,说明其进化的平行性。通过进一步聚类分析,初步认为蛉蟋科与树蟋科的种类亲缘关系较近与蟋蟀科的种类亲缘关系较远。扫描电镜技术能够鉴定出形态学难以区分的近缘种,弥补了形态学方法的不足。

李晓强, 刘斐, 张健, 王寅亮, 任炳忠[3]2011年在《中国蟋蟀总科昆虫分类学研究概况》文中进行了进一步梳理简述了中国蟋蟀总科昆虫的分类系统及其分类学的现状;在形态学方面,中国蟋蟀总科昆虫已知230种(亚种),隶属于10科69属;概述了蟋蟀鸣声和发声器、细胞分类学、分子系统学等3个方面的研究概况.

邓素芳[4]2006年在《基于线粒体Cyt b基因的蟋蟀分子系统学研究(直翅目:蟋蟀总科)》文中认为蟋蟀科(Gryllidae)隶属于昆虫纲直翅目螽亚目蟋蟀总科(Insecta:Orthoptera:Ensifera:Grylloidea)。蟋蟀科昆虫既是一类观赏性昆虫,又是药用和食用的资源昆虫,同时也是主要的农业害虫之一。国内外对蟋蟀科昆虫的分类研究工作主要集中在形态分类、鸣声分类、细胞学等方面。本研究以线粒体基因Cytb为分子标记对蟋蟀科部分种类的系统发育关系进行了重建,为蟋蟀科的系统学研究提供分子依据。 本研究应用昆虫的通用引物扩增出蟋蟀科7属和异针蟋属1种作为外群共35条Cytb基因部分序列,序列长度为579bp(去除引物序列),从分子水平上对蟋蟀科部分类群属种间的系统进化关系进行了研究,得出以下结论: 1.蟋蟀科35条Cytb基因部分序列在碱基组成上具有偏好性。A、T、G、C的平均含量分别为32.6%、36.4%、10.1%、20.8%,A+T含量为69%,而G+C含量为30.9%,A+T含量明显高于G+C含量。密码子第叁位点A+T平均含量最高。第叁位点的高转换率与其高A+T含量有关,转换率稍高于颠换率说明本科昆虫分歧时间较近。另外Cytb基因在密码子的使用上及氨基酸组成上也具有偏向性。 2 对于蟋蟀科7属18种蟋蟀,用几种建树方法所构建的分子系统的拓扑结构一致,系统发生关系为:((哑蟋属+秦蟋属)+(棺头蟋属+((油葫芦属+蟋蟀属)+(斗蟋属+灶蟋属))))。各属种间的系统关系基本和李恺博士论文中传统分类的结果一致。哑蟋属和秦蟋属是比较原始的类群,且支持油葫芦属和斗蟋属有着较近的亲缘关系,而与棺头蟋属亲缘关系较远。 3 对于棺头蟋属内种间的系统发育关系,用几种建树方法所构建的分子系统的拓扑结构一致,系统发生关系为:(尖角棺头蟋+((泰康棺头蟋+石首棺头蟋)+(((多伊棺头蟋+窃棺头蟋)+小棺头蟋)+哈尼棺头蟋)))。其中泰康棺头蟋+石首棺头蟋是比较原始的类群;支持哈尼棺头蟋和窃棺头蟋分别为两个种的观点,但对于尖角棺头蟋及小棺头蟋的分类地位与李恺博士论文略有差别,还需要结合其他方法进一步研究。 4 对分别采自蓝田、翠华山、旬阳、柞水和眉县营头五个不同地理区域的多伊棺头蟋的Cyt b基因片段序列进行了重复试验,结果显示所测序列完全一致,没有地域差异,可能原因有以下几种推测:Cyt b基因在种内是稳定的;我们选择的序

何祝清, 李恺[5]2009年在《黄脸油葫芦的鸣声结构及行为分析(直翅目:蟋蟀总科)》文中指出研究了黄脸油葫芦Teleogryllus emma(Ohmachi and Matsumura,1951)的多种行为模式,并对其鸣声结构进行了分析.其行为模式包括取食、清理、避敌、交配和鸣叫等,鸣声包括召唤声、求偶声和争斗声.鸣声时域特征结果表明黄脸油葫芦的鸣声一般由主音和陪音构成,召唤声和求偶声均具有主音和陪音,求偶声相对召唤声而言,陪音部分较长,而争斗声只具有主音部分;鸣声频域特征表明争斗声的频率高于其他两类鸣声的频率.

参考文献:

[1]. 中国蟋蟀总科昆虫发声器及鸣声时域特征的研究[D]. 谢令德. 陕西师范大学. 2001

[2]. 吉林省蟋蟀总科昆虫分类学研究[D]. 李晓强. 东北师范大学. 2011

[3]. 中国蟋蟀总科昆虫分类学研究概况[J]. 李晓强, 刘斐, 张健, 王寅亮, 任炳忠. 北华大学学报(自然科学版). 2011

[4]. 基于线粒体Cyt b基因的蟋蟀分子系统学研究(直翅目:蟋蟀总科)[D]. 邓素芳. 陕西师范大学. 2006

[5]. 黄脸油葫芦的鸣声结构及行为分析(直翅目:蟋蟀总科)[J]. 何祝清, 李恺. 华东师范大学学报(自然科学版). 2009

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