综述:鳞翅目幼虫的聚集行为

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2024-02-22 来源:Wiley 威立公众号

自然界中许多生物选择以群居的方式生活,以便在激烈的生存竞争中获得优势。在昆虫中,聚集行为(即动物个体在特定地点和时间聚集在一起的行为)在蚂蚁和白蚁等真社会性昆虫中得到了广泛的研究。此外,聚集行为也常见于其他昆虫类群,如蟋蟀、蝗虫、蚜虫和甲虫等。鳞翅目(Lepidoptera)是一类分布广泛且种类繁多的昆虫类群,一些物种的幼虫表现出形形色色的聚集行为。值得注意的是,一些农林害虫(如美国白蛾、欧洲粉蝶等)的幼虫常集体取食宿主植物,造成巨大的破坏和经济损失。本综述从鳞翅目幼虫聚集行为的特征、生物学意义、形成机制以及在害虫防治中的潜在应用等多个方面进行了探讨。

目前,鳞翅目幼虫的聚集行为已在 20 多个科中被报道,体现了高度的多样性,但也具有一些共同的特点。一般而言,与单独分开的个体相比,在群体中生活的幼虫存活率更高、发育速度更快,这主要是由于聚集行为能帮助群体中的个体(尤其是低龄幼虫)更好地取食和调节温度。此外,一些群居的幼虫进化出了各种防御天敌的集体行为(如共同摆动头部、发出声音等);对于一些具有警戒色和使用化学防御的物种,集群能使警戒色更加明显,共同产生和分泌有害或难闻的化学物质也能更好的达到驱避天敌的效果。

值得注意的是,鳞翅目幼虫的聚集是一个动态的过程,可能受到多种环境和生物因素的影响。虽然“团结就是力量”,但群体内的种间竞争可能随着幼虫的发育而急剧增加,抵消甚至超过聚集带来的益处。因此,很多物种在幼虫发育阶段表现出了从群体生活到单独生活的转换,即低龄幼虫形成集群,随着龄期的增加,群体慢慢瓦解,高龄幼虫常单独活动和觅食。这种独特的转换过程为研究昆虫聚集行为的分子调控机制提供了很好的机会,未来有望通过分子生物学、生物化学等领域的研究手段,筛选出形成和维持幼虫聚集行为的关键基因和化学物质。

在幼虫群体中,化学和物理通讯在协调个体运动中发挥了重要作用。目前已鉴定出一些用来标记路径的示踪信息素,能够帮助幼虫集体觅食;一些聚集信息素则可吸引同种幼虫,促使它们形成并保持个体的聚集。此外,一些物种吐出大量的丝以标示运动路径;一些物种则在集体运动中形成队列,后面的个体紧跟前面的个体。然而,相比于鳞翅目成虫,幼虫化学通讯机制的研究很少,只有个别物种幼虫的示踪信息素和聚集信息素被成功鉴定。

尽管聚集行为有许多好处,但对鳞翅目幼虫也可能是一把双刃剑。幼虫个体频繁的身体接触可为昆虫致病菌在群体中的传播提供机会。此外,化学杀虫剂的水平转移(Horizontal transfer)已成为杀灭群居害虫的重要作用机制,有望在防治聚集性鳞翅目害虫中发挥作用。但总的来说,相关研究还比较初步,希望在未来的害虫防治研究中更多地关注这一行为。

华南农业大学钱沉鱼博士和北京林业大学文超博士为综述的共同第一作者,华南农业大学马涛副教授和王偲教授为论文共同通讯作者。北京林业大学郭晓丽、华南农业大学温秀军教授和硕士研究生杨欣亚对本综述做出了重要贡献。

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