气候变暖下体温调节介导的麦长管蚜与龟纹瓢虫种间关系模拟

How the insects respond to climate warming is a hot and important issue worldwide. Behavioral thermoregulation is an important strategy to cope with climate warming in insects. Under climate change, the changes in interspecific interactions is more important than the direct effects of climate on species. Behavioral thermoregulation plays an important role in regulating the population dynamics of major agricultural insect pests and their natural enemies. Based on the previous research, our project aims at to reveal the interspecific interaction between the aphid Sitobion avenae and Propylaea japonica mediated by aphid thermoregulatory behavior under simulated climate warming. We would measure the changes in temporal-spatial heterogeneity of microclimate temperature by to understand the effect of aphid thermoregulatory behavior on microhabitat use of the aphid and predator. Then, the effects of aphid thermoregulatory behavior on aphid energy consumption and predator energy acquisition would be studied to reveal the energy budget of aphid-predator system. Finally, we would demonstrate the combined effects of climate warming and aphid thermoregulatory behavior on key life-history traits of aphid and predator. Our project has important theoretical value and practical significance to revealing the future development trend of insect pests and their natural enemies and multi-trophic food weds. Our team has good research foundation and experience related in aphid behavioral ecology and climate change ecology. We have strong strength and confidence to complete the project studies.

昆虫如何响应气候变暖是国际研究热点和重要科学问题。体温调节行为是昆虫应对极端高温和气候变暖的重要策略。气候变化下昆虫种间关系的改变比气候的直接影响更为重要，体温调节行为是气候变化对重大农业害虫及其天敌的动态影响的重要环节。本项目拟在前期相关研究基础上，开展气候变暖下体温调节行为介导的麦长管蚜-龟纹瓢虫种间关系模拟。研究蚜虫和瓢虫栖息微环境温度的时空异质性及其变化，明确体温调节行为对二者微环境利用的影响；研究体温调节行为与蚜虫能量消耗及瓢虫能量获取的影响，揭示体温调节行为与蚜虫–瓢虫系统能量收支的关系；阐明气候变暖下蚜虫体温调节行为对蚜虫和瓢核心生命参数的影响。本项目对阐明气候变暖下害虫及其天敌种群的未来发展趋势及多营养级昆虫的种间关系有重要的理论价值和实际意义。申请人团队具有较好的相关研究基础，在麦蚜气候变化生态学和行为学研究中积累了丰富经验，有实力和信心高质量完成本项目的研究工作。

全球气候变暖导致极端高温事件发生频率和幅度显著增加。变温动物因缺乏调节自身体温的生理机制，通常采用体温调节行为来应对极端高温所带来的不利影响。蚜虫个体小、繁殖快、对温度变化极为敏感。以往研究表明极端高温会对蚜虫的个体发育和种群增长带来不利影响，然而这些研究均未考虑到蚜虫应对极端高温胁迫时产生的体温调节行为及其导致的种群水平的生态学作用。此外，气候变暖除了直接影响生物以外还会对物种间的相互作用关系造成影响。然而以往相关研究多关注捕食者对猎物的直接影响，未能揭示体温调节行为介导的气候变暖对种间关系的间接影响。本项目以世界性重要害虫麦长管蚜及其优势天敌龟纹瓢虫为“害虫-天敌”模式系统，研究了蚜虫的体温调节行为，蚜虫的体温调节行为对其自身有哪些直接的生态学影响，以及蚜虫体温调节行为对其捕食性天敌瓢虫的重要间接影响及种间关系。1）研究证实了麦长管蚜通过跌落或爬行躲避高温来进行体温调节。高温下，成蚜和若蚜均以跌落或爬行的行为来躲避高温，蚜虫具有较强的行为可塑性。2）麦长管蚜在高温下离开寄主植物进行体温调节，但以取食的时间成本为代价。3）蚜虫的体温调节行为能够在一定程度上缓解极端高温的不利影响。极端高温的存在显著缩短了若蚜的存活时间，延长了若蚜的发育历期，降低了成蚜的繁殖量，最终导致种群增长受到抑制。然而，与极端高温下没有体温调节行为的蚜虫相比，具有该行为的蚜虫其若蚜的存活时间更长，发育历期更短，成蚜繁殖量更多，因此其仍在一定程度上可以实现种群增长。4）高温胁迫下，蚜虫的体温调节行为有利于维持“蚜虫-瓢虫”系统的稳定。极端高温胁迫存在时蚜虫产生的体温调节行为能使瓢虫的存活时间延长，幼虫的发育速度加快，发育到成虫的比例增加，有利于瓢虫种群的长期稳定发展。揭示气候变暖下害虫体温调节行为介导的害虫-天敌种间关系，对提高气候变暖下农业生态系统服务功能的预测准确性有重要的理论和实际意义。