沙漠蝗
剑角蝗科沙漠蝗属的一种昆虫
沙漠蝗(食虫类:Schistocerca gregaria),是直翅目剑角蝗科沙漠蝗属昆虫,是最危险的蚱蜢类害虫之一。其广泛分布于非洲、中东和南亚等地区的沙漠,是具有高度适应性的一种昆虫,特别是对于沙漠和半干旱环境。成群的沙漠蝗能够飞行很远的距离,吃掉路过的庄稼、植被、绿化区,具有很强的破坏力。沙漠蝗具有两种生态型即散居型和群居型,两种生态型在生活习性上有一定差异。两种生态型之间可以相互转变,引起转变的主要因素是环境条件、食物条件和种群密度。
沙漠蝗属于不内生翅类中的渐变态发育类型,生活史可分为卵、若虫、成虫3个时期。雄性成虫体长约为45~55mm,雌性约为50~61mm,成虫体型粗大,复眼卵形,触角丝状,前后翅狭长,明显超过后足腿节端部。若虫和成虫的体形相似,食性相近,大小不同,发育可分为5个阶段。散居型个体与聚集型个体体色有一定差异。其为植食性昆虫,不同生态型觅食种类会有差异。成虫寿命约为2.5~5个月。
沙漠蝗会严重危害粮食和经济作物,历史上,东非、阿拉伯半岛以及西亚地区多个国家曾爆发沙漠蝗灾,造成严重经济损失。监测沙漠蝗对蝗灾进行预警和防治,是联合国粮食及农业组织(FAO)的重要工作之一。防治沙漠蝗的方法主要有光源诱捕、化学药剂或施用生物源农药等。
命名和分类
1775年,德国分类学家福斯卡尔(Forskål)较早描述了沙漠蝗,并命名为“Gryllus gregarius”。1838年,研究人员伯迈斯特(Burmeister)根据其在非洲南部地区采集到的昆虫标本,又将沙漠蝗命名为“Acridium peregrinum”,但此食虫类并未被广泛接受。1979年,研究人员杰戈(Jago)确认了伯迈斯特提出的学名应为沙漠蝗的一个亚种
在沙漠蝗这一昆虫物种被学术界不断考究其分类命名的过程中,1873年,研究人员斯戴尔(Stål)提出建立沙漠蝗属“Schistocerca”,并把沙漠蝗归类到该属下。1910年,英国昆虫学家科尔比(Kirby)对蝗虫类昆虫进行整体系统分类,将沙漠蝗属划分到新建立的刺胸蝗亚科(Cyrtacanthacridinae)。1923年,俄裔英国昆虫学家鲍里斯·乌瓦罗夫(Boris Uvarov)将沙漠蝗的食虫类订正为“Schistocerca gregaria”。截至2023年,在全球生物物种名录(COL)的分类体系中,沙漠蝗被划分至剑角蝗科沙漠蝗属下,包含两个亚种指名亚种(Schistocerca gregaria gregaria)和黄腹亚种(Schistocerca gregaria flaviventris)。
形态特征
外部形态
成虫
昆虫的虫体分为头部、胸部、腹部三部分,头部有单眼、复眼、触角和口器;胸部包括前、中、后3个胸节,每个胸节各有一对足,此外中胸和后胸还各有一对翅;胸部和腹部背面成为背板,腹面成为腹板;腹部包括腹节和生殖节。
沙漠蝗雄虫体长45~55mm,雌虫体长50~61mm。成虫体型粗大,头短于前胸背板,侧面看头部垂直或略向后倾;复眼卵形;触角丝状,长度到达或超过前胸背板后缘;口器为典型咀嚼式,可切断和磨碎食物;前胸背板沟前区在聚集型甚缩狭,具小刻点,散居型沟前区略缩狭具粗刻点;前后翅狭长,明显超过后足腿节端部,长约为宽的5~5.5倍;后足胫节外缘具刺9~10个,内缘具刺10~11个。
沙漠蝗分为散居型和聚集型,低密度条件下沙漠蝗多为散居型,随着蚱蜢数量增加,个体间会相互接触刺激而向聚集型转变。伴随着其的生态型发生变化,其体色和行为也发生变化。散居型沙漠蝗成虫呈棕色、灰色或灰黄色;聚集型成虫呈粉红色或亮黄色并有黑色花纹。头部自头顶到后头具明显淡色条纹,延伸到前胸背板后缘;前胸背板两侧具暗色纵条纹;前翅具许多黑褐色斑点,后翅淡色;后足腿节黄色。
沙漠蝗的卵呈长椭圆形,中间较两端粗,由于雌成虫个体差异、散居型和聚集型差异,长度在6~19mm不等。散居型雌虫每次可以产卵60~150粒,聚集型雌虫每次可产卵35~80粒。沙漠蝗刚产下的卵呈黄色,随着时间推移,变成与土壤相近的棕色。
刚孵化出的沙漠蝗若虫呈苍白色,1~2h内身体颜色变深,体长约7mm;2龄至5龄若虫的体长和体重逐渐增加,体色多为亮黄色并有黑色斑点;沙漠蝗若虫体表的黑色斑点面积随着虫群密度增加而变大;末龄若虫的中胸和后胸长有翅芽,长度大于前胸背板,不能长时间飞行。
生理特点
沙漠蝗的身体被硬壳覆盖,形成外骨骼,这有助于保护它们免受外部环境的伤害。身体结构较为紧凑,有助于减少水分流失,因为较小的表面积减少了水分蒸发的可能性。其还具有能够迅速适应环境变化的特化翅膀,允许它们在食物资源匮乏的地区迅速迁徙。其触角对于感知周围环境和寻找食物具有重要作用,可以帮助蚱蜢感知植物的气味和化学物质,有助于找到适宜的食物来源。
分布栖息
分布范围
世界分布
沙漠蝗主要分布在非洲干旱半干旱的沙漠地区、地中海沿岸、阿拉伯半岛、西亚部分地区以及南亚。非洲西北部、索马里和东非、红海沿岸、伊朗、巴基斯坦是沙漠蝗的越冬区和春季繁殖区,苏丹、埃塞俄比亚、东非、西非和印巴边境是其夏季繁殖区。
亚种分布
沙漠蝗的指名亚种主要分布在非洲北部,而黄腹亚种则主要分布在非洲西南部干旱地区,包括博茨瓦纳纳米比亚南非和安哥拉西南部等。
栖息环境
沙漠蝗主要生活在赤道与北回归线之间、年降雨量小于400mm的干旱和半干旱热带草原、热带沙漠中的绿洲,在沙漠中,沙漠蝗在开阔、低植被覆盖且湿度适宜的沙地产卵繁殖。
生活习性
沙漠蝗有两个生态型:一个散居型,一个群居型,两个生态型在生活习性上有一定差异。两个生态型可以相互转变,引起变型的原因主要是环境条件、食物条件和蚱蜢密度。
觅食行为
沙漠蝗为植食性昆虫,不同生态型觅食种类会有差异,一般取食植物的幼嫩枝叶、花、果实、幼嫩种子。其也取食植物包括小麦、大麦、水稻、玉米等谷物,北票西红柿、马铃薯、瓜类等各类蔬菜,苜、豆类、棉花、烟草、花生等农作物及葡萄巴旦木、杏树、柑橘属、香蕉、番木瓜、海枣无花果、石榴等果树和桑树、咖啡等。
节律行为
沙漠蝗若虫一般在黎明前到日出这段时间爬到植被顶端;日出后从植物爬到地面,在植物向阳处晒太阳和觅食;上午太阳照射强烈时会爬到植物内部可遮蔽的地方;下午从植物下来到地面晒太阳,黄昏时重新回到植物上。
通常数量少的时候,是散居型,散居型蚱蜢单独生活,若虫不一起行动,成年蝗虫通常在晚上单独飞行。一般是日落后交替进行20~30分钟短距离飞行和停留。聚集型成虫在日出后约2小时起飞,白天飞行夜间停留。
集群行为
一旦数量超过一定阈值,身体互相碰触会激发信息素的挥发,若虫粪便里也会散发一种信息素蝗醇。处于群居期的雄性沙漠蝗在性成熟时会释放苯乙腈pan)。这种化学物质导致了成年沙漠蝗的聚集。信息素会令它们主动聚集,这些信息素进入散居型蝗虫体内后,引起内激素的变化,使其迅速变成群居型虫态。群居型若虫跟随行进队伍一起移动,成虫成群结队地飞来飞去。
沙漠蝗在躲避、觅食和飞行时,会被其他个体吸引而聚集成虫群,个体特征也逐渐从散居型转变成聚集型,最明显的是体色的变化。
在植被斑块状分布、斑块之间有大面积裸露土壤分隔的不均匀生境中,若虫日常觅食和移动时与其他若虫产生接触,随着孵化的若虫数量增多,体色从绿色逐渐变成黄色和黑色。
气候变得干旱、植被减少、食物不足情况下,成虫会飞行寻找新的栖息地,在觅食、栖息和飞行过程中也会集群,一是成虫通常栖息在比较高大的植物上,形成一个聚集群;二是气流的裹挟会使飞行中的沙漠蝗聚集,虫群会不断扩大。
迁飞行为
沙漠蝗受种群密度、季节和栖息地降雨情况影响,会在栖息地间进行迁飞繁殖。在非洲,每年3月、7月和10月上旬是沙漠蝗卵孵化盛期,每年5~6月、11月气流影响,成虫可远距离迁飞扩散。沙漠蝗每年夏季从红海阿拉伯半岛迁飞至印度河流域,冬天从印度河流域回迁至红海附近;红海沿岸为沙漠蝗重要虫源地,向南经过埃塞俄比亚到达肯尼亚,转向乌干达进入南苏丹为害。
生长繁殖
生活史
沙漠蝗属于不完全变态中的渐变态发育昆虫,一个完整的生长发育周期可以分为卵、若虫、成虫3个时期,若虫和成虫的体形相似,食性相近,大小不同。若虫时期可分为5个阶段,对应的虫龄分别为1~5龄若虫。每一龄若虫经过生长发育和蜕皮后进入下一个龄期,蜕皮过程也称为“换羽”;5龄若虫的最后一次蜕皮称为羽化,羽化后的沙漠蝗成虫不再蜕皮,生长发育直到性成熟后交配产卵。
沙漠蝗的卵期2~3周,每头雌成虫平均可产卵2~3次,每次产卵间隔6~11天左右。从1龄若虫发育到成虫大约需要25天到一个月,羽化后成虫发育到性成熟、交配产卵大约需要3~4周,成虫存活时间为2.5~5个月。
求偶交配
求偶时的沙漠蝗雄性缓慢接近雌性,中间以半高跷姿势停下来,感兴趣的雄性会从很短的距离跳到雌性的背上。交配时,雄虫趴在雌虫背后,用两个前足抓住雌虫,腹部末端的生殖器互相接触,交配时间从3小时到14小时不等;交配后精子可以在雌虫体内储存,与多个卵子形成受精卵;一个雄虫可与多个雌虫交配。群居期性成熟的雄性沙漠蝗通过化学方法增强对配偶的保护,雄性可以更好地保护配偶免受竞争对手的侵害,并确保其繁殖成功。
产卵
雌虫会在交配后大约10天产卵,通常选择深度为5~10cm且湿度合适的沙质土壤,在产卵前雌虫会将腹部末端插入土壤中探测湿度是否合适。雌虫产卵时间为7~30小时,卵表面有黏液将其包裹成卵荚,散居型雌虫每次可以产卵60~150粒,聚集型雌虫每次可产卵35~80粒。卵荚中的卵的大小根据雌性生存环境的拥挤程度相关。通过群居或独居阶段产下的单个卵荚含有体色绿色、棕色或黑色的幼体混合物,这也表明卵荚哦中含有不同大小的卵。雌虫产卵间隔为6~11天,一生中可以产卵2~3次。
孵化
蝗卵一般在日出前不久或日出后3小时内孵化,土壤温度在34℃~37℃时,卵的孵化时间在14天以内;温度越低、湿度越低,孵化时间越长。当卵荚在恒温条件下孵化时,孵化时间范围为19.7℃下50天到35~41℃下11~12天。由此产生的幼体的颜色显示出对温度的依赖性,从41°C的灰白色到20°C的全黑色。胚胎发育发生的最低温度为15.1°C,而孵化过程的最低温度约为20~24°C。在15.1~35°C之间,卵发育速率与温度成正比;高于35°C时,速率恒定且与温度无关。
西非红海沿岸和印度等地是沙漠蝗的夏季繁殖区,卵的孵化期为10~14天;阿拉伯半岛中部、伊朗南部和巴基斯坦是春季繁殖区,温度较低,孵化期在25~30天;在更为寒冷的北非,孵化期长达65~70天。含水和脂肪量越高的卵荚越利于其孵化。刚孵化出来的若虫体色苍白,1~2小时内颜色变深,此时的若虫也叫做“1龄若虫”。
发育
在沙漠蝗的整个发育过程中,恒定温度高于38°C其会降低活力,但每日短暂暴露于高温环境不会对发育或孵化产生不利影响。1龄若虫蜕皮后成为2龄若虫,2龄若虫头部较大,体色对比明显;3龄若虫开始长出前后翅的翅芽;4龄若虫翅芽明显,翅芽长度短于前胸背板(头部后方比较坚硬、呈马鞍形的部分);5龄若虫呈亮黄色,有黑色花纹,翅芽长度大于前胸背板,但不能长时间飞行。1~4龄若虫的各个龄期为6~7天,5龄若虫的龄期为7~10天。
羽化
沙漠蝗羽化后的成虫头部、两对翅和虫体比较柔软,充血后翅膀和身体变得坚硬有形,体色呈粉红色,此时可以长时间飞行。没有发育到性成熟的散居型成虫体色是灰色或浅棕色,聚集型成虫的体色是粉红色。
成熟
沙漠蝗成虫发育到性成熟一般需要10天左右,而在高温或植被茂密且雨水充足的地区,成虫仅需3周就可以产卵;但在干燥环境下则需要6个月甚至更长时间,西非沙漠地区也因此成为沙漠蝗的越冬区。越冬期间,成虫不会进行繁殖行为。
主要价值
食用价值
沙漠蝗与其他蚱蜢一样,因富含氨基酸、蛋白质等营养物质,可制作成蛋白饲料用于供应畜禽养殖。此外,该物种可以人工饲养制成宠物食品,用于国际贸易。研究发现,沙漠蝗具有成为肉鸡日粮中蛋白质来源的巨大潜力,并且几乎不会引起任何家禽血液学,其虫体中含有磷脂胆碱、磷脂乙醇胺、磷脂酷肌醇、磷脂酷丝氨酸、鞘磷脂和心磷脂等有益成分。
在部分地区,包括沙漠蝗在内的不少蝗虫类昆虫被当作一类昆虫食品,大多数非洲人、一些亚洲人,尤其是阿拉伯人都有食用的惯例。在市场上,它们的烘焙或烧烤数量非常多,加盐后可以保存一段时间。食用者认为其尝起来像对虾属,且味道更加细腻。
科研价值
沙漠蝗在研究昆虫分类学方面有一定的科研价值。在已发现的较为重要的50多种蝗虫类昆虫中,只有沙漠蝗一种广泛分布在欧亚非大陆,而其他多数种类更多分布于美洲大陆。据此早期的分类学家提出观点认为沙漠蝗是从美洲大陆迁徙到欧亚非大陆的,但是1988年有学者发现有沙漠蝗种群西非跨越大西洋迁飞至西印度群岛而未在美洲大陆停留,沙漠蝗的起源问题受到较大质疑。此后学术界普遍认为,沙漠蝗与多数美洲分布的蚱蜢类昆虫在演化树上并非为同一支祖先。
物种危害
危害
沙漠蝗是最危险的蝗虫害虫之一,因为成群的蝗虫能够出乎意料地飞过很远的距离,破坏路过的庄稼、植被、绿化区,具有很强的破坏力。在降雨量增加,植被繁茂的气候条件下,沙漠蝗的性成熟和产卵时间会缩短、蝗卵孵化率提高,羽化的成虫数量增加,加上低空的辐合气流从其他地区带来的蝗虫群,就会爆发蝗灾。
沙漠蝗在顺风情况下一天可以飞行150千米,一只沙漠蝗成虫一天可以吃掉相当于其体重的新鲜植物。一平方千米大小的沙漠蝗群大约有4000万只,一天吃掉的食物相当于3.5万人的食物量,对农业和粮食安全造成严重危害。
2004年,沙漠蝗入侵导致布基纳法索马里毛里塔尼亚的粮食产量大幅下降。2019年1月,厄立特里亚和苏丹平原爆发沙漠蝗灾并蔓延到东非、阿拉伯半岛和西南亚等10多个国家和地区。2019年印度北部爆发了严重的沙漠蝗灾,芥菜蓖麻、小麦和油菜籽等总计1.7万公顷的农作物遭到蝗群侵袭,造成5~6亿印度卢比(约4300万~5200万人民币)的经济损失。2022年9月也门西部受沙漠蝗危害的植被面积超7万公顷,严重威胁也门的农牧业和粮食安全。
防治
监测技术
监测沙漠蝗,对沙漠蝗灾害进行预警和及时防治,一直是联合国粮食及农业组织(FAO)工作的重要组成部分。蚱蜢需要适宜的环境条件和数代才能完成从散居阶段到群居阶段的密度依赖变化过程,因此联合国粮农组织启动了沙漠蝗信息服务(DLIS),为可能爆发的沙漠蝗灾害提供早期预警。
基于遥感的沙漠蝗灾害监测通常是分析沙漠蝗栖息地的植被变化来预测蝗灾的发生。随着遥感影像空间分辨率的提高,多源遥感数据被用于沙漠蝗灾监测,蝗灾监测指标随之多样化。机器学习算法日益普及,沙漠蝗灾害监测方法因此得到改进,随机森林等许多算法已被用于分析沙漠蝗的爆发,并取得了良好的效果。
物理防治
沙漠蝗具有趋光性,特定波长的光和声波刺激可干扰蚱蜢的视觉和听觉,以此为基础的光学和机械收集装置可在一定程度上减少沙漠蝗数量。在沙漠蝗聚集区挖沟、诱捕后焚烧也有一定效果。
化学防治
拟除虫菊酯、有机磷、大环内酯类和新尼古丁类杀虫剂是常用的化学防治药剂,实际防治工作中可单独使用或遵循农药的使用原则下合理混合使用。或是使用对生态环境污染小的昆虫植物生长调节剂除虫脲、乐美隆等。
常用的是以白僵菌绿僵菌、微孢子虫等微生物为有效成分的生物源农药。
综合防治
在监测预警前提下,根据沙漠蝗的发生地点、迁徙、种群密度确定防治指标和防治时期,将物理防治、生物农药防治、生态防治等方法有机结合,安全有效地防治蝗灾。
相关文化
1999年出品的著名美国冒险电影《木乃伊》(The Mummy)中也出现过破坏性极强的沙漠蝗虫群场景,视觉效果相当震撼。另外,这一昆虫的形象也出现在《圣经》中,在中东文化中有象征着饥荒的含义。
参考资料
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Schistocerca gregaria (Forskål,1775) .Orthoptera Species File.2023-11-22
昆虫的变态.中国科学院.2023-12-22
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亚非沙漠蝗灾情 监测与评估报告.植被遥感机理与病虫害应用团队.2023-11-22
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Schistocerca gregaria.IUCN.2023-12-12
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..2023-11-22
The Mummy.IMDb.2023-12-22
约理书第1章逐节注解、祷读.cmcbiblereading.2023-12-22
目录
概述
命名和分类
形态特征
外部形态
生理特点
分布栖息
分布范围
栖息环境
生活习性
觅食行为
节律行为
集群行为
迁飞行为
生长繁殖
生活史
求偶交配
产卵
孵化
发育
羽化
成熟
主要价值
食用价值
科研价值
物种危害
危害
防治
相关文化
参考资料