昆虫性外激素与害虫防治

2002年(第27卷) 第2期#5#

昆虫性外激素与害虫防治

刘 流 郭红英

效地防治害虫。

关键词 昆虫 性外激素 害虫防治

(甘肃省天水师范学院化学化工研究所 741000) (甘肃省天水市秦城区教研室生化组 741000)

摘 要 昆虫性外激素是昆虫间吸引异性进行交尾、繁殖后代的重要化学物质, 利用天然的或人工合成的昆虫性诱剂及类似物, 可有

在自然界, 许多昆虫已发展出一种以交换气味为基础的实质性 语言 。这些昆虫有发育很健全的臭腺, 它们担任着合成和释放化学物质的任务, 这些化学物质被称为外激素(或称信息素) , 它们由昆虫释放后, 一旦被同种的其它成员觉察, 就引起一种专一的、特征性的响应。而其中最主要的昆虫外激素是性外激素(或称性信息素, Sexpheromone) , 它是由同种中的雌性, 或少数情况下由雄性释放, 以引诱同种成员中的异性昆虫, 达到交尾之目的。用人工提取、合成的性外激素或类似物防治害虫时, 通常叫昆虫性引诱剂, 简称性诱剂。

早在1873年人们就发现了昆虫雌雄之间的引诱现象, 直到1959年Butenandt 等在经过了20余年的努力之后, 最终成功地从50万只雌性处女蚕蛾中分离出12mg 性外激素! ! ! 蚕蛾醇(bombykol) 的衍生物, 并确定了其结构。实验表明, 1∀10-12 g

的蚕蛾醇即可使中。由于三废的污染已经危及人类的生存, 各国政府不得不化大量的钱财来进行治理。但是, 治理的结果只是使污染物一级一级转移, 不能根本解决系统的环境问题。70年代末, 一些科学家提出了清洁生产, 通过科学的设计、工艺流程的改造, 减少废物的排放, 或是达到零排放。这在一定程度上减轻了环境的压力, 但却不能从整体上解决全球的环境问题, 环境污染成了各国政府和科学家的一块心病。

进入90年代后, 一些有创见的科学家提出了 产业生态学 的概念, 认为人类的物质生产, 必须向大自然生态系统学习, 方能做到真实意义上的可持续发展。自然生态系统中的物质和能量, 由于食物链、食物网的联系总能充分利用, 几乎不能产生废物。初级生产者积累的营养物质, 为各级消费者提供充足的食物, 分解者把各级消费者的代谢产物和遗体转化为无机盐, 供生产者吸收利用。人类的物质生产也应像自然生态系统一样, 实现物质的闭路循环, 不同的行业之间应该横向共生, 为废物找到下一级的 分解者 , 建立产业系统的 食物链 或 食物网 , 使上一级的排出物成为下一级的生产原料, 从而实现物质的再生循环和分层利用。

模仿生态系统的物质循环组织生产, 各行业必须雄性蚕蛾兴奋, 它是从昆虫中发现并提取的第一个性外激素。由于昆虫中性外激素含量极少, 如鳞翅目昆虫, 每个个体的含量约在1∀10-4~1∀10-2 g 之间, 要分离出一定的量供结构研究十分困难。但由于科学技术的发展, 尤其是高场超导核磁仪器和立体合成选择技术的出现和发展, 近20年来, 昆虫性外激素的结水耗, 生产过程应该对人和自然生态系统没有重大的危害; 产品的包装必须是能再生的材料, 产品的使用做到节能、对环境没有影响; 使用后有的部件能重复利用或回收进入再循环。更重要的是, 上一个工厂的废弃物应成为与此相关的下游工厂的原材料。许多发达国家正按这种模式建立生态产业园, 在产业园里各个工厂形成互利共生的网络, 实行物流的闭路循环, 使物质能量得到最大程度的利用, 实现整个系统的零排放。在这一方面, 丹麦的卡伦堡镇是一个典型。该镇将发电厂、炼油厂、生物技术制品厂、塑料板厂、硫酸厂、水泥厂、种植养殖、园艺和居民的供热系统组成一个工农业生态网, 使废水、废气、工厂的各种副产品, 成了原材料。不但使废物的排放减少到最小, 企业间的横向合作还大大节省了开支, 全镇每年增收均达1000万美元。目前, 全世界有数十个生态产业园在规划建设中。

生态仿生, 是宏观生物学给人的启示, 是一种更为高级的系统仿生。科学家们认为, 人类的环境难题最终会在生态产业园的发展中得到解决。仿生学从结构仿生到生态系统仿生的发展, 说明人向大自然的学习是无止境的。演化了几十亿年的大自然, 从它的基因库、微观的生命运动至宏观的生态系统, 都是人类的老

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构鉴定和化学合成工作有了飞速的发展。1965年仅知道3种昆虫性外激素的结构, 到1976年已查明40种昆虫性激素的化学结构密码, 1984年则已达到670种。现在全世界已鉴定和合成的昆虫性外激素及其类似物已达数千种, 我国研制成功的农、林、果、蔬菜重要害虫的性外激素也有百种之多, 为研究和应用性外激素防治害虫创造了有利的条件。1 害虫测报

昆虫性外激素或性诱剂在害虫防治上可用来监测虫情, 作害虫测报及害虫鉴定, 以便对症下药。性诱剂测报法以诱捕器作虫情监测工具, 诱捕器由诱芯和捕虫器两部分组成, 诱芯即诱剂的载体。捕虫器的种类很多, 国内普遍使用的是水盆、水瓶式捕虫器, 这类捕虫器的口径越大, 效果越好。

用该法进行虫情测报时, 每天要检查和记录诱捕器中所捕害虫数量、种类, 根据成虫数量变动, 准确判断害虫的发生、消长时间及产卵高峰, 依此及时发出预报, 防止害虫的爆发。该法和测蛾器、黑光灯等测报设施具有同步结果, 成虫发生消长规律基本一致。由于昆虫性诱剂活性好、专化性强、持效期长、诱蛾量大, 蛾峰明显, 不杀伤天敌, 不污染环境, 不受供电、地理等条件的限制, 对成虫数量变动反应敏感, 具有其它任何测报设施无法比拟的优点, 虽然仅仅能诱捕雄蛾, 但同样能客观准确地反应成虫发生消长规律的实际情况, 起到监视检疫昆虫, 防止病虫扩散的功效。同时, 利用性诱剂可更准确地测报虫情, 并根据不同害虫的特点、种类及成虫发生消长的时间表, 合理地有针对性地使用化学制剂、生物制剂等综合灭虫措施, 减少化学制剂等的使用次数, 提高灭虫效果, 降低生产成本, 减少环境污染。2 害虫防治

2. 1 大量诱捕法 简称诱捕法或诱杀法, 是用性外激素或性诱剂直接防治害虫的一种方法。在防治区设置适当数量的性诱剂诱捕器, 把田间出现的求偶交配的雄虫尽可能及时诱杀, 降低交配率, 降低子代幼虫密度, 以此达到防治的效果。但由于在自然界中雄虫往往可再交配或多次交配, 因此其防治效果是有限的, 但仍不失为大田害虫综合防治的一项重要措施, 与其它防治手段相互配合, 相辅相成, 收到良好的效果。试验结果表明, 在虫口密度较低时, 该法防治效果较好。2. 2 干扰交配 俗称 迷向法 , 是大田应用昆虫性诱剂防治害虫的一项重要的方法。许多害虫是通过性外激素相互联系求偶交配的, 如果能干扰破坏雄、雌昆虫间这种通讯联络, 害虫就不能进行交配和繁殖后代, 以此达到防治的效果。

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在大田一定面积范围内, 大量设置人工性诱剂散发器, 使性诱剂弥漫在空气中, 以至 饱和 , 使雄性迷惑, 以假乱真, 无法定向找到雌虫进行交配。并由于雄虫长时间接触高浓度性诱剂, 过渡兴奋而疲劳处于麻痹状态, 失去对雌虫召唤的反应能力, 干扰打乱雌、雄害虫之间信息的联系, 阻碍害虫的正常交尾活动, 减少交尾次数, 降低子代幼虫密度, 以达到减轻危害和防治害虫的目的。

若采用综合防治措施, 将性诱剂与化学不育剂、病毒、细菌、原生动物、线虫等配合使用更有意义。用性诱剂把害虫诱来, 使其与不育剂、病毒等接触, 然后使之与其同类或其它昆虫交配、接触, 这样, 对害虫种群造成很大损害, 可达到更佳的害虫防治效果。3 应用

由于诸多优点, 昆虫性诱剂防治害虫这一新技术已被世界各国重点研究开发和广泛应用。

美国在苹果和葡萄园使用昆虫性外激素制剂防治卷叶蛾, 使其产卵量降低50~70%; 防治苹果食心虫, 使果实受害率降低7倍。俄罗斯在克拉斯达尔地区用性外激素制剂防草原叩头虫及甲虫比耕翻土壤更有效。埃及由于使用昆虫性诱剂防治埃及棉蛾的良好效果, 已停止使用化学杀虫剂。斯堪的那维亚半岛从1979年开始大规模使用昆虫性诱剂防治森林的云杉八齿小蠹虫。在挪威、瑞典用同样的方法, 有效地防止了害虫对树木危害的增长。我国用性诱剂防治梨小食心虫和棉铃虫也取得了良好的效果, 如山东省汶上县, 1992年因棉铃虫害棉花减产45%, 1993年在棉铃虫发生量比上一年多5倍的情况下, 采用昆虫性诱剂进行30万亩棉田大面积统一防治, 并采取综合措施, 取得良好效果, 其皮棉亩产比邻县增加70~80%, 防治费用下降50%以上。近年来, 全国各地将施用性诱剂作为防治棉铃虫、玉米螟、粘虫、食心虫等害虫的一种重要措施, 收到了良好的效果。

但是, 近20年的研究也发现, 同一性外激素在不同的地区对同种害虫的性诱剂效果差异很大, 表现出性外激素在同一种物种不同种群间的差异, 这给性外激素的大面积推广造成了极大的障碍。为此, 国内外学者在昆虫性外激素变异方面进行了全方位研究, 结果发现这种变异主要表现在性外激素组分的结构、比例及滴定度等3个方面, 就其变异机制而言, 既有地理区域、环境因素和寄主差异等外在因素, 又有基因突变、染色体重排等内在因素。因此在制定性外激素防治策略前, 综合考虑性外激素变异因素, 搞清楚目标害虫性外激素各组分的配比及功能, 将性外激素品系方面的信息融合到管理策略中去, 以提高性外激素测报

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生物学教学中创造性思维教学策略的运用

吴举宏

(江苏省常州市北郊中学 213002)

创造性思维教学是一种运用创造思维的策略, 激发学生创造动机, 培养学生创造性思维能力的教学模式。这种教学模式已成为当今世界各国教育的趋势, 其目的就在于激发学生发散性、创造性思维, 培养学生的创造力, 以适应未来发展。笔者结合教学实践, 谈谈创造性思维教学策略在中学生物学教学中的运用。1 矛盾法!! ! 培养思维的批判性

元认知的过程是指导和调节认知过程的过程, 也是甄别认知过程有效性及其选择有效认知策略的控制执行过程, 它包括元认知知识、元认知体验和元认知监控三个方面的内容。思维批判性的高低就是元认知的一种表现, 更是思维创造性的始端, 因为能否对自己和他人的思维过程和结果作出客观的评判, 是思维创造性必不可少的品质, 同时也是学生不断改善思维品质的必经之路。我们应通过训练, 达到如下要求:∃对他人观点或思维过程作出独到的评判。%在解题过程中及时修正调适解题策略和步骤。&善于克服学习过程中的 负迁移 。∋具有对自身学习进行自我诊断的能力。为此, 在教学过程中, 可将矛盾法教学策略引入课堂教学, 例如对学生作业和板演中不同解题过程和结果, 引导学生自我比较、自我分析、自我批判。在教学过程中, 尤其要注重引导学生对人们日常俗语和世俗观点进行客观分析, 对所学教材中的内容进行审视性学习。如对 豆芽菜 、 鲸鱼 、 玉米种子 、 一朵菊花 、 爱滋病病菌 、 鸵鸟蛋是当今最大的细胞 等等说法的审视。通过剖析使学生对课本知识有了更准确的了解。在平时作业中常布置如: 你知道达尔文自然选择学说的不足吗? 、 你能提出推翻关于生命起源的化学进化学说的证据吗? 等思考题, 有助于培养学生的创造性思维。

2 归类法!! ! 培养思维的概括性

没有概括就难以抓住事物的本质, 就难以揭示事物的内在规律, 所以概括在思维和智力训练中是十分重要的。同时, 在生物学教学中让学生学会在纷繁复杂的自然世界中探究自然的内在规律的方法, 是我们虫情的正确性和提高防治效果。

总之, 昆虫性外激素不论是作虫情测报, 还是直接用于防治害虫, 都有反应灵敏、准确性高、可靠性强、效果明显、使用方便、使用价值大等优越性, 并有利于保护天敌, 兴益除害。若配合其它防治措施, 会充全发挥

实施教学过程的重要目标, 归类法就是其中有效途径之一。例如我们在进行 无性生殖 概念教学时, 应引导学生从具体事例入手, 先让学生通过实验、图象观察诸如细菌、酵母菌、水螅、草莓的生殖方式, 再由学生去归纳无性生殖的概念。传授 十字花科 和 禾本科 等特征时也应如此, 这不仅符合学生的认知规律、遵循了循序渐进的教学原则, 而且使学生掌握了一种归类的研究方法。

3 激发法!! ! 培养思维的深刻性

不悱不发 , 在教学的组织实施过程中, 通过营造支持性的情境, 展示思维素材, 让学生自主分析、自主思考, 这种探究的历程是提高思维深刻性品质所必不可少的。在学生未进入 悱 的状态前, 教师不应越俎代疱、拔苗助长。激发法创造性思维教学策略的运用, 应注意以下问题:∃提供富有启发意义的素材和情境。%选择恰当的激发时机。&精心设计发问的方式和内容。∋鼓励学生追求独创性的思路。(引导学生挖掘事物的内在本质和规律。例如在讲授 遗传物质基础 时, 我们提供了如下材料: 意大利安蒂诺里与美国的扎沃斯携手研究克隆人, 其目的是为了帮助不育夫妇能够享受儿孙满堂的幸福。他们的具体做法是:从丈夫体细胞中取出细胞核, 移植到妻子的去核卵细胞中, 然后通过电流激活这个组合细胞, 最后再植入妻子子宫中发育。 然后可层层设问:∃这个孩子的性别是什么? 为什么? %这个孩子和文中的 丈夫 表现型完全一样吗? 为什么? &从生殖和遗传的角度分析, 这个孩子该怎样称呼文中的 丈夫 和 妻子 ? ∋克隆人将可能会带来哪些负面影响? 通过不断设问激发, 使学生在活跃的思维过程中, 不断开拓思路, 一方面进一步掌握了遗传的本质, 另一方面使学生学会辩证看待新的技术成果, 以及了解到在人类探索自然过程中人类该怎样审慎对待生命。

4 过程法!! ! 培养思维的敏捷性

在创造性思维教学策略中, 创造者与创造过程分析法是非常重要的一种教学策略。一方面让学生了解综合防治的威力, 大大提高防治效果。同时, 可减少化学杀虫剂的使用量, 这对减少污染, 降低农药残毒, 保护益鸟、益虫, 保护环境, 保障人民健康具有重要意义。所以, 随着科学研究的深入和发展, 昆虫性外激素必将具有更加广阔的应用前景。