热带火蚁工蚁耐寒能力的测定

环 境 昆 虫 学 报 J o u r n a l o fE n v i r o n m e n t a l E n t o m o l o g y ， S e p t e m b e r 2 0 0 9 ， 3 1 ( 3 ) ：1 8 71 9 0 I S S N 1 6 7 4 - 0 8 5 8 d o i ： 1 0 3 9 6 9 i i s s n 1 6 7 40 8 5 8 2 0 0 9 0 3 0 0 1 热带火蚁工蚁耐寒能力的测定 许益镌， 曾 玲 ， 陆永跃 ( 华南农业大学红火蚁研究中心 ， 广州5 1 0 6 4 2 ) 摘要： 测定了低温处理后热带火蚁S o l e n o p s i s g e m i n a t a( F a b r i c i u s ) 工蚁的存活情况以评价其耐寒能力。热带火蚁工 蚁低温下的存活率 与低温暴露温度 T和暴露时间 t 之间的关系均符合逻辑斯缔 曲线方程。当处理时间为 0 5 h ， 热带火蚁在 一 8 时存活率为5 3 3 ； 当处理时间为 1 h 、 2 h和 4 h ， 工蚁在处理温度分别为 一 9 、 一8 和 一 8 才可全部致死。当处理温度为 一7 ， 需要经过 1 4 h工蚁才全部死亡 ， 在 一8 ， 需要 3 5 m i n 。结果表明， 热带 火蚁工蚁在低温暴露0 5 h条件下 L T P 。 和 L T P 帅为 一 7 3 9 和 7 8 5 ， 相差 0 4 6 ； 当暴露时间为 4 h时， 热带 火蚁工蚁的致死敏感高温区为 一 7 1 5 一 一 7 5 4 C， 相差仅为 0 3 9 。当热带火蚁工蚁暴露于 一 7 的低温时， I Jr r 5 0 和 T JT 9 0 分别为 8 5 4 h和 1 3 7 7 h ； 而当暴露于 一 8 C的的低温时， L T 5 0 和 L _r 9 0 分别为8 7 4 mi n和 1 9 1 4 mi n 。 关键词 ： 热带火蚁； 工蚁 ； 耐寒能力 中图分类号： Q 9 6 5 文献标识码：A 文章编号：1 6 7 4 - 0 8 5 8 ( 2 0 0 9 ) 0 3 -01 8 7 - 0 4 C o l d h a r d i n e s s o f wo r k e r a n t s o f S o l e n o p s i s g e mi n a t a( F a b r i c i u s ) X U Y i J u a n ， Z E N G L i n g ， L U Y o n g - Y u e( R e d I m p o r t e d F i r e A n t R e s e a r c h C e n t r e ， S o u t h C h i n a A g r i c u l t u r a l Un i v e r s i t y ，Gu a n g z h o u 5 1 0 6 4 2，C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e a b i l i t y o f S o l e n o p s i s g e mi n a t e wo r k e r s t o s u r v i v e a t l O W t e mp e r a t u r e wa s me a s u r e d t o o b t a i n a c o mp r e h e n s i v e e v a l u a t i o n o n i t s c o l d h a r di ne s s Th e r e wa s a s t r o n g r e l a t i o n s h i p b e t we e n t h e s u r v i v o r s h i p o f w o r k e r s( S )a n d e x p o s u r e t e m p e r a t u r e( T )o r e x p o s u r e t i m e( t ) ，d e s c r i b e d b y t h e L o g i s t i c e q u a t i o n W h e n t he e x p o s e t i me wa s 0 5 ht h e s u r v i v o r s h i p o f wo r k e r s wa s 5 3 3a t 一8 o C W h e n t h e t i me for t r e a t me n t wa s 1 2 a n d 4 h o u r s 。e n t i r e l e t h a l t e mp e r a t u r e f o r S g e mi n a t a wa s 一9 o C， 一8 a n d 一8 r e s p e c t i v e l y Wh e n e x p o s e t e mp e r a t u r e w a s 一7 ，w o r k e r s w o u l d d i e e n t i r e l y a f t e r 1 4 h。 w h i l e a t 一8 ，i t wa s 3 5 mi n T h e r e s u l t s s h o w e d t h e L T P n a n d L T P q n w e r e 一7 3 9 o c a n d 一7 8 5 r e s p e c t i v e l y wh e n e x p o s e d t i me o f w o r k s wa s 0 5 h：w h i l e t h e y we r e 一7 1 5 a n d 一7 5 4 w h e n e x p o s e d t i me i n c r e a s e d t o 4 h L T5 0 a n d L T9 o we r e 8 5 4 h a n d 1 3 7 7 h r e s p e c t i v e l y whe n wo r k e r s we r e e x p o s e d t o 一7 ：wh i l e t h e y w e r e 8 7 4 mi n a n d 1 9 1 4 mi n w h e n w o r k e r s w e r e e x p o s e d t o 一8 c C K e y w o r d s ： S o l e n o p s i s g e mi n a t a( F a b r i c i u s ) ； w o r k e r ；c o l d h a r d i n e s s 火蚁隶属于膜翅 目 H y me n o p t e r a ， 蚁科 F o r m i c i - d a e ， 切叶蚁 亚科 My r m i e i n a e ， 火蚁属 S o l e n o p s i s 。该 属分布很广 ， 各动物 区系均有记 录， 目前 已有 1 8 1 种被命名， 主要以新热带区( 9 0种) 、 新北区( 1 8 种) 及旧北区( 4 5种 ) 3个 区为分布中心( B o l t o n ， 1 9 9 5 ) 。 1 8 0 4年 F a b r i c i u s 首先在美 国南部采集到热带火蚁 ， 同时它也是最早被报道 的火蚁种类。 目前 ， 热带火蚁 S o l e n o p s i s g e mi n a t a( F a b r i e i u s ) 已成为分布最广的火蚁种类 ， 随着人类 的商贸活动 入侵到北美新城市 和海 岸 、 南美 、 非洲 、 亚洲 、 澳 大 利亚和大洋洲的一些小 岛上 ( T a b l e r e t a 1 ，1 9 8 7 ) 。 与其它火蚁一样 ， 热带火蚁具有照顾分泌蜜露 的同 基金项目： 国家“ 9 7 3 ” 计划项目( 2 0 0 9 C B 1 1 9 2 0 0 ) ； 科技基础性工作专项( 2 0 0 6 F Y 1 1 1 0 0 0 1 ) ； 国家自然科学基金项 目( 3 0 5 7 1 2 4 2 7 ) ； 广东省科技 计划项 目( 2 0 0 7 B 0 2 0 7 1 0 0 1 4、 2 0 0 6 A 2 0 3 0 1 0 0 5 ) 作者简介 ： 许 益镌 ， 男 ， 1 9 7 8年生 ， 浙江温州人 ， 博士 ， 研究方向为人侵害虫生态学 通讯作者 Au t h o r f o r c o r r e s p o n d e n c e ， E - m a i l ：z e n g l i n g s c a u e d u c n 收稿 日期 R e c e i v e d ： 2 0 0 9 - 0 7 1 0； 接受 日期 A c c e p t e d： 2 0 0 9 -08 - 1 0 1 8 8 环境昆虫学报 J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E n t o m o l o g y 3 1 卷 翅 目昆虫的特性， 尤其喜好蚧壳虫， 能帮助它们提 高种群数量和传播虫媒病菌的机率。热带火蚁与 红火蚁是同属近似种， 其习性和红火蚁十分接近， 可攻击人畜， 严重时可危及生命。另外， 热带火蚁 对塑料管道能产生破坏作用以威胁灌溉设施， 同时 热 带 火 蚁 还 会 破 坏 生 态 环 境 ( C h a n g a n d O t a ， 1 9 9 0 ) 。热带火蚁 在中 国大陆主要分布 于广东 、 广 西 、 浙江 、 海南 和台湾等地 ( 周善义 ， 2 0 0 1 ) ， 但 该种 火蚁存在进一步向北扩散的趋势， 这有赖于其在低 温下的存活能力 。为此 ， 本文测定了热 带火蚁在低 温处理后的存活情况以评价其耐寒能力。 1 材料与方法 1 1 试验种群 热带火蚁种群于2 0 0 6年 8 一l O月采集于广州 地 区， 用保鲜盒密封好 ， 当天带 回隔离实验室放人 塑料盒中 ， 塑料盒 四壁涂 以氟隆以防逃逸 ， 用黄粉 虫及糖水饲养， 每次采样 l 0个蚁巢， 一周内测试完 毕。试验时， 选择健康的虫体进行抗寒性试验。 1 2 低温存活试验 低温处理前， 将健康的3 0头工蚁装于1 0 m L的 玻璃管中， 用橡胶塞塞紧并用 P a r a fi l m膜封紧管口， 在数控精密低温槽( T H C D一 0 5 ， 宁波天恒仪器厂) 内进行低温试验。待温度达到所设定 的温度时 ， 将 装有供试工蚁的离心管平躺沉入水底， 1 m i n 后开 始计时。处理结束后取出玻璃管， 擦净外面水珠， 在室 温 下 部 分旋 开 瓶 盖 透 气 ， 让 工 蚁 苏 醒。约 1 0 m i n 后统计工蚁的存活情况。若无活动或四肢无 抖动判定为工蚁死 亡。测试温度用热敏探头进 行 校正。试验重复 5次。 1 3 低温处理 4 h内的存活率 将 3 0 头健康工蚁置于试管中， 在预设温度条 件下处 理。设 6个 温度梯 度处理 ， 分 别为 一4 、 一 5 、 一 6 q C、 一7 、 一8 c 【 = 和 一9 C。处 理 0 5 h 、 1 h 、 2 h 和4 h 后， 将玻璃管取出， 室温下 1 0 ra i n 后 记录工蚁存活情况， 每个处理 5个重复。 1 4 低温处理不同时间工蚁的存活率 将 3 0头健康的工蚁置于试管 中， 在 一7 下 处 理 2 h 、 4 h 、 6 h 、 8 h 、 1 0 h 、 1 2 h 、 1 4 h和 1 6 h ， 在 一 8 下处理 5 mi n 、 1 0 m i n 、 1 5 mi n 、 2 0 m i n 、 2 5 ra i n 、 3 0 rai n 和3 5 ra i n 。将玻璃管取出， 室温下 1 0 ra i n 后记录工 蚁存活情况， 每个处理 5 个重复。 1 5 统计方法 存活率和暴露低温( T ) 之间的关系用逻辑斯缔 方程进行模拟 。 0一 o T 一 1+e( ) 其中 是在温度 时死亡率的估计。 存活率和低温暴露时间( t ) 之间的关系用逻辑 斯缔方程进行模拟 。 0一 J t 一 1+e ( 。 ) 其中 是在时间t 时存活率的估计。 I JT 。 和 L T 9 o 指的是导致个体 5 0 或 9 0 死亡 所需的时间； L T P 5 0 和 L T 指的是导致个体 5 0 或 9 0 死亡时的温度。 由 S P S S 1 4 0及 E X C E L进行数据分析。 2结果与分析 2 1 低温胁迫对热带火蚁工蚁存活的影响 研究发现热带火蚁低温下的存活率 和低温 暴露 温度 之 问均符合 逻辑 斯缔 曲线 方程 S ： 1 0 0 ( 1+ a e x p (一b 7 1 ) ( P I I1 早 一 一 _ _I 一 日 一 I 摹 蝗 环境昆虫学报 J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E n t o m o l o g y 3 1 卷 从表 2可 以看 出 ， 当 热带 火 蚁 工 蚁 暴 露 于 一 7 c【= 的低温 时， L 。 和 L T 9 。 分 别 为 8 5 4 h和 1 3 7 7 h ； 而当暴露于 一8 C的低温时 ， L T 。 和 L T o 分 别为 8 7 4 ra i n和 1 9 1 4 mi n 。 表 2 热带火 蚁工 蚁的致死时间 T a b l e 2 LT5 0 a n d LT g o o f g e mi n a t a 3 结论与讨论 热带火蚁主要分布于热带地 区， 但随着人类的 活动也逐渐被带到高纬度地区。与红火蚁相 比， 关 于热带火蚁的研究相对较少， 而国内外对热带火蚁 的耐寒能力更少报道 。从本研究的结果来看 ， 热带 火蚁的耐寒能力要稍弱于红火蚁( 另篇报道) ， 这与 国外 的报道 接 近 ( Wu e l l n e r a n d S a u n d e r s ，2 0 0 3 ) 。 红火蚁在我 国的潜在分 布区主要局 限于长江 以南 地区( 薛大勇等， 2 0 0 5 ) ， 可见热带火蚁的适生范围 也不应越过长江流域。 火蚁是土栖性和社会性种类， 精心建筑的蚁巢 以及群居性生活都是抵御不 良环境条件 的重要手 段 ( P o r t e r a n d T s c h i n k e l ，1 9 9 3 ； T s c h i n k e l ， 2 0 0 5 ) 。 蚁巢增加了表面积以提高了接受热量的能力， 巢内 的蚁群可以根据外面的温度变化在蚁巢内选择合 适的部 位 ( P o rt e r a n d T s c h i n k e l ，1 9 8 7； V o g t e t a 1 ， 2 0 0 2 ) 。不同虫态和品级之间往往存在抗寒能力的 差异 ， 而造成这种差异 的主要原 因是不同虫态之间 的营养结构、 体内化学物质组成等生理条件的不同 ( Wo r l a n d e t a 1 ， 2 0 0 6 ) 。因此 ， 要更准确评价热带 火蚁群体的耐寒力需要更全面的研究， 如测定其它 品级和虫态的个体耐寒能力 。 本研究初步明确了低温条件下热带火蚁的存 活能力， 结果表明广州地区的热带火蚁在经历 0 以下低温时具有一定 的存活能力 ， 完全有可能在一 些冬季较低温的地 区顺利越冬 。当然 ， 室内的测定 结果并不能完全与室外相符， 因为试验处理都是在 相对稳定的温湿度条件下进行。在自然条件下， 一 天中的温湿度是不断变动的过程， 不可能出现某一 条件长时间的持续过程， 而自然气候的起伏也常常 给昆虫一个缓冲和驯化的作用， 进而更好抵御不良 的环境条件( 任璐等， 2 0 0 7 ) 。因此， 不同地理种群 昆虫的耐寒性往往存在差异， 而相对高纬度地区的 热带火蚁是否具有比广州种群更高的耐寒性 ， 而广 州的种群在 向北 扩散或经历冬季低温波 动后 是否 能增强耐寒能力需要进一步比较研究 。 参 考 文 献 ( R e f e r e n c e s ) B o h o n B，1 9 9 5A Ne w Ge n e r a l Ca t a l o g ue o f t h e An t s o f t h e W o r l d Ca m b rid g e，MA：Ha r v a r d Un i v e r s i t y P r e s s C h a n g V，Ot a AK ，1 9 9 0An t C o n t r o l i n Ha wa ii a n Drip I r r i g a t i o n S y s - t e rns I n ： A p p l i e d My r m e c o l o g y V a n d e r Me e r RK， J a f f e K， C e d e n o A，e d s We s t v i e w：S a n F r a n c i s c o P r e s s P o e r S D ，Ts e h i n k e l WR ，1 9 9 3 F i r e an t t h e r ma l p r e f e r e n c e s ；b e h a v - io r al c o n t r o l o f g r o w t h a n d me t a b o l i s m Be h a v Ec o 1 S o c i o ，3 2： 3 2l一3 2 9 P o e r S D， T s c h i n k e l WR， 1 9 8 7 F o r a g i n g i n S o l e n o p s i s i n v i c t a( H y m e n o p t e r a ：F o r m i c i d a e )e f f e c t s o f w e a t h e r a n d s e a s o n E n v i r o n E n t o mo 1 ，1 6：8 0 28 0 8 Re n L，L u YY，Ze n g L，2 0 0 7C o l d ha r d i n e s s o f p u pa e an d o v e rwi n t e r i n g a d u l t s f r o m n a t u r a l p o p u l a t i o n s o f B a c t r o c e r a d o r s a l i s( H e n d e 1 )( D i p t e r a ： T e p h r i t i d a e )i n C h i n a A e t a E n t o m o l o g i c a S i n i e a ， 5 0 ( 6 ) ： 5 8 8 5 9 6 任璐 ， 陆永跃 ，曾玲 ， 2 0 0 7 桔小实蝇 自然 种群蛹和越冬成虫的耐寒性昆虫学报 ， 5 0 ( 6 ) ： 5 8 85 9 6 Ta b e r S W ， C o k e n d o l p h e r J C， F r a n c k e OF， 1 9 8 7 S u p e r c o o l i n g p o i n t s o f r e d i m p o s e d fi r e a n t s ， S o l e n o p s is i n v i c t a ( Hy me n o p t e r a ： F o rm i c i d a e ) f r o m L u b b o c kT e x a s E n t o mo l o g y Ne ws ，9 8： 1 5 31 58 T s c h i n k e l W R，2 0 0 5 T h e F i r e An t s Ha r v a r d U n i v e mi t y P r e s s Ca m b ri d g e ，MA Vo g t J T，S mi t h WA，Gr a n t h a m RA，Wr i g h t RE，2 0 0 2 Ef f e c t s o f t e rn p e r a t u r e a n d s e a s o n o n f o r a g i n g a c t iv i t y o f r e d i mp o se d fi r e a n t s ( Hy me n o p t e r a ：F o rmi c i d a e)i n O k l a h o m a E n v i r o n E n t o mo 1 ， 3 2：4 4 7 4 51 Wo r l a n d MR，L e i n a a s HP，Ch o wn S L，2 0 0 6S u p e r c o o l i n g p o i n t f r e q u e n c y d i s t r i b u t i o n s a r c a f f e c t e d b y mo u l t i n g Fu n c t i o n a l Ec o l o g y， 2 0：3 2 33 2 9 Wu e l l n e r CT，S a u n d e r s J