昆蟲的多樣性研究及其利用現(xiàn)狀

1、昆蟲的多樣性研究及其利用現(xiàn)狀作者：姜永澤 專業(yè)：森林培育 班級:2015級 學(xué)號：S20154010 指導(dǎo)教師：郝建鋒摘要：昆蟲多樣性的保護和昆蟲是自然界中種類最多的動物，在生態(tài)系統(tǒng)中具有重要的作用，但是昆蟲在生物多樣性保護中沒有受到應(yīng)有的重視。本文綜述了保護昆蟲多樣性的重要性，昆蟲多樣性的研究現(xiàn)狀，昆蟲多樣性的保護和利用對策。關(guān)鍵詞：昆蟲多樣性；保護和利用The Research and utilization of insect diversityJiang yong-ze Silviculture of Foestry Colledge 2015 S20154018 Tutor:Haoj

2、ian-fengAbstract：Insects have more species than any other class of animal and play an important role in ecosystems but are oftenoverlooked in biodiversityconservation. This paper discussed the importance of conservation of insect diversity,the Presentsituation and the existing problems of inset dive

3、rsity,andthestrategiesfor conservation of inset diversity.Key words：insect diversity; conservation and utilization.昆蟲是自然界中種類最多的動物，在全世界約140萬種已定名的生物中，昆蟲約為75萬，占54%，而據(jù)估計昆蟲總的種數(shù)，100萬到300萬。昆蟲雖然個體很小，但是種類繁多。它們不僅可以作為農(nóng)作物的傳粉者和有害生物的天敵，而且可以作為人類的重要資源加以利用，它們在維持生態(tài)平衡、生物防治、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥保健和作為輕工原料等方面起著重要的作用1。然而人口的迅猛增長和人類活動的加劇

4、，導(dǎo)致自然環(huán)境日益惡化，生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，從而使得生物多樣性受到嚴重的威脅。目前，昆蟲資源的開發(fā)利用及其產(chǎn)業(yè)化已成為相關(guān)學(xué)科研究的熱點之一。1 昆蟲的多樣性的研究背景隨著世界經(jīng)濟的高速發(fā)展，人類已面臨各種資源危機。其中蛋白質(zhì)資源短缺已是當今世界，特別是發(fā)展中國家普遍存在的問題。我國是一個人口大國，蛋白質(zhì)資源短缺狀況尤其嚴重。目前我國人均膳食中動物性蛋白質(zhì)的攝取量與世界水平相去甚遠，僅相當于經(jīng)濟發(fā)達國家的1/51/8。2 昆蟲的利用方式人類從豐富的昆蟲資源中直接或間接的獲得資源，從而轉(zhuǎn)換為益于人類的價值。其蟲體本身開發(fā)產(chǎn)物可廣泛應(yīng)用于機械、電子、軍工、日用化工、食品、飼料、醫(yī)藥、造紙、農(nóng)業(yè)等行業(yè)

5、2-5。從原始社會至今，人們利用昆蟲資源的方式也趨于多元化，同時也趨于復(fù)雜化。主要涉及食品、藥品、工業(yè)、生物防治、仿生科技等領(lǐng)域。2.1 昆蟲與傳粉根據(jù)前人的估計，在全部昆蟲中大約有50%是植食性的，其中取食花粉和花蜜的昆蟲都是專食性的6。經(jīng)過幾百萬年的協(xié)同進化，傳粉昆蟲與顯花植物形成一種互利的特殊關(guān)系，即昆蟲在采食花粉和花蜜的同時，為植物起了傳粉授精的重要作用在顯花植物中，85%屬于蟲媒植物，自花授粉和借風傳粉的各占5%和10%。以花粉和花蜜為食的昆蟲，如蜂類、蠅類、蛾類和蝶類等，它們經(jīng)常出沒于花叢，為植物傳粉，是糧食、蔬菜、瓜果、牧草增產(chǎn)的重要媒介，為人類創(chuàng)造了大量財富7。目前，我國已利用

6、的主要的傳粉昆蟲有蜜蜂、切葉蜂、壁蜂和熊蜂8。美國利用蜜蜂傳粉獲得的增產(chǎn)價值是蜜蜂產(chǎn)品價值的130多倍。2.2 昆蟲與食品2.2.1 國內(nèi)昆蟲食品開發(fā)我國食用昆蟲的歷史相當久遠，但對昆蟲食品的產(chǎn)業(yè)化研究起步較晚，現(xiàn)已開發(fā)出上百種昆蟲產(chǎn)品。近幾年，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)已研制出保健蟲茶“三葉蟲茶”9。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)以蠅蛆血淋巴為原料研制出了“力諾健之素”等產(chǎn)品。陜西省糧食學(xué)校研究黃粉蟲食品2種。江南大學(xué)和和無錫格瑞生物資源聯(lián)合研究所研制成功福貝兒(FBI)蠅蛆活性蛋白產(chǎn)品。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)和泗水縣大發(fā)昆蟲開發(fā)有限公司開發(fā)的“昆蟲雞蛋”具有營養(yǎng)價值高、綠色安全等特點。2.2.2 國外昆蟲食品開發(fā)有食蟲大國之稱的墨

7、西哥已驗證了2300余種潛在營養(yǎng)型昆蟲9，其中已產(chǎn)業(yè)化的昆蟲有60多種。西德年產(chǎn)食用昆蟲約8000 噸。1992年，日本昆蟲商品貿(mào)易額已達2600億日元。1989年，美國德克薩斯州昆蟲食品產(chǎn)值達5000萬美元10。法國、澳大利亞等都相繼建立了昆蟲食品加工公司4。此外，新近也有尼日利亞、巴西和馬來群島食用昆蟲營養(yǎng)價值分析的報道11-14。2.3 昆蟲與醫(yī)藥昆蟲可作為中藥加以利用，能入藥的昆蟲有上百種。2.3.1 古代昆蟲藥用價值開發(fā)李時珍的本草綱目中記載的藥用昆蟲有73種，后來在趙學(xué)敏的本草綱目拾遺中又補充了11種15。昆蟲作為醫(yī)藥給人類帶來的好處是很多的，用它們可以治療多種疾病，特別是癌癥和一

8、些疑難雜癥。例如，芫菁科昆蟲體內(nèi)含有芫菁素，在外科上是發(fā)泡劑，內(nèi)服則有利尿等功能；鱗翅目幼蟲被真菌寄生后生成的子實體“冬蟲夏草”有保肺益腎、化痰止咳之功；白僵蠶可治中風失音；蜂毒具有抗癌作用和治療類風濕、肩周炎、脈管炎等多種疾病。2.3.2 現(xiàn)代昆蟲藥用價值開發(fā)現(xiàn)代已應(yīng)用的藥用昆蟲大約有200種?，F(xiàn)代藥理學(xué)證實，班蝥素及其衍生物甲基班蝥胺等對治療原發(fā)性肝癌療效顯著13。蜣螂提取物以及凝集素、免疫蛋白、免疫肽、酚氧化酶、抗菌肽等可用于廣譜性抗菌、抗病毒、抗腫瘤細胞的藥品開發(fā)11。Le等14報道，蠅蛆抗菌肽Hf-1對食源病原菌具有顯著的抑制作用。Gong等16報道了從蠶蛹中生產(chǎn)的霍亂毒素B亞單位的

9、胰島素B鏈融合蛋白疫苗可有效抑制糖尿病的形成。美國生物學(xué)家們在研制上千種的昆蟲提取物，試驗治療艾滋病、癌癥、各種傳染病和炎癥等。此外，一些藥用昆蟲還具有促進有益微生物合成高價值代謝產(chǎn)物的作用。以及藥用昆蟲蜣螂和地鱉的提取物具有促進真菌靈芝多糖生物合成的作用17-18。2.4 昆蟲與工業(yè)我國不但是世界上最早開發(fā)利用昆蟲資源的國家，而且也是目前最大的昆蟲資源產(chǎn)業(yè)化國家。2.4.1 昆蟲資源的粗加工利用我國是最早養(yǎng)蠶的國家，養(yǎng)蠶業(yè)可以上溯到5000年前19。1993年，我國蠶絲產(chǎn)量就達76470噸，占世界總產(chǎn)量的72.26%。蠶繭產(chǎn)量在1994年達77.694萬噸，占世界總產(chǎn)量的77.4%。白蠟作為

10、我國特產(chǎn)，70年代中期年產(chǎn)量一度達700多噸，近年來由于價格原因，全國年平均產(chǎn)量降至100-200噸20-22。我國五倍子的生產(chǎn)從20世紀80年代后期開始逐步從單純依靠野生資源轉(zhuǎn)移到人工繁育，90年代初全國五倍子年平均產(chǎn)量為5000-7000噸。近幾年年平均產(chǎn)量維持在4000噸左右。20世紀初我國引進了西方蜜蜂，應(yīng)用現(xiàn)代養(yǎng)蜂技術(shù)，蜂蜜產(chǎn)量一直穩(wěn)步增長，1997年蜜蜂飼養(yǎng)量為650萬群，蜂蜜產(chǎn)量約為15萬噸。另外我國每年還有上百萬噸的速凍中華稻蝗出口日本，促進了我國經(jīng)濟的發(fā)展21。近幾年產(chǎn)量在1000-1500噸之間。這個時期的資源的利用大多集中在資源的直接采集和直接利用。2.4.2 新的資源昆

11、蟲及其產(chǎn)業(yè)當前，我國資源昆蟲以傳統(tǒng)養(yǎng)殖為基礎(chǔ)，依靠現(xiàn)代生物技術(shù)，不斷向廣度和深度發(fā)展，在產(chǎn)業(yè)化道路上邁出了可喜的步伐，除資源昆蟲蟲體及其產(chǎn)物的傳統(tǒng)利用外，隨著生物防治研究的不斷深人，利用天敵昆蟲和病原微生物防治農(nóng)林害蟲所形成的生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)揮著不可替代的重要作用。在昆蟲資源綜合利用方面，以提取、合成和利用昆蟲活性物質(zhì)為龍頭所形成的昆蟲信息素、昆蟲激素以及昆蟲保健藥品和食品的開發(fā)產(chǎn)業(yè)均初具規(guī)模22。隨著高新技術(shù)的不斷融人，當前正在興起的與昆蟲資源相關(guān)的基因工程，必將在資源昆蟲的開發(fā)和利用方面帶來新的革命，資源昆蟲產(chǎn)業(yè)將進人以高科技、高效益為特點的多方位，多層次的開發(fā)和利用。2.5 昆蟲與生物防治

12、生物防治是指利用寄主專一性很強的天敵將有害的病、蟲、雜草等控制在經(jīng)濟損失允許的范圍之內(nèi)。很多害蟲、病菌和雜草經(jīng)常對當?shù)厣锒鄻有詷?gòu)成巨大威脅，而利用這些有害生物的天敵控制其危害，往往可以達到持續(xù)、高效、不污染環(huán)境的防治效果。在生物防治的實踐中，昆蟲天敵的應(yīng)用通常有3種方式，即昆蟲天敵引種，昆蟲天敵的保護和利用，昆蟲天敵的大量繁殖和釋放。由于以蟲治蟲與化學(xué)農(nóng)藥防治相比大大減小了環(huán)境污染，因此，是一種很有應(yīng)用前景的方法。天敵昆蟲主要包括捕食性和寄生性天敵昆蟲23。2.5.1 國外利用昆蟲進行生物防治的研究現(xiàn)階段美國有70余家天敵昆蟲公司生產(chǎn)銷售40多種天敵昆蟲，英國已有10多家天敵昆蟲公司，其中英

13、國作物生物保護有限公司(BCP)規(guī)模最大，可生產(chǎn)25種天敵昆蟲，1995年營業(yè)額就已達104萬英鎊。德國的天敵昆蟲產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，已工廠化生產(chǎn)的30多種天敵昆蟲遠銷世界各地24。2.5.2 國內(nèi)利用昆蟲進行生物防治的研究我國在20世紀50年代開始從國外引進了澳洲瓢蟲、日光蜂等多種天敵昆蟲。60年代以來大量應(yīng)用七星瓢蟲、平腹小蜂、赤眼蜂等天敵昆蟲防治害蟲，均取得良好效果。我國已形成工廠化生產(chǎn)的松毛蟲赤眼蜂和螟黃赤眼蜂3,25。70年代以來，開展赤眼蜂機械化繁殖技術(shù)的研究，并著重對主要害蟲天敵資源進行了調(diào)查。80年代以來，利用各種生物防治技術(shù)防治農(nóng)、林害蟲等方面的研究迅速展開，使我國生物防治進人了新

14、的發(fā)展階段。我國天敵昆蟲資源豐富，常見有捕食性天敵昆蟲半翅目和脈翅目等。常見的寄生性天敵昆蟲有膜翅目的姬蜂、繭蜂等26。除了天敵昆蟲的引進之外，我國還引進了昆蟲病原細菌、昆蟲病原真菌、昆蟲病原線蟲和微抱子蟲等，隨著基礎(chǔ)研究和理論研究的不斷深人，利用天敵昆蟲防治有害生物的范疇將會得到進一步的擴展。2.6 昆蟲與仿生昆蟲種類繁多，形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能各異。某些昆蟲精巧的身體部位結(jié)構(gòu)是仿生學(xué)研究的一個重要內(nèi)容。目前，世界上通過對昆蟲觸角、眼、翅等結(jié)構(gòu)與功能的研究，已研制出了機器人等產(chǎn)品。如日本筑波大學(xué)神奇亮平博士已成功地研制出根據(jù)嗅覺尋找目標的機器人。有些昆蟲復(fù)眼是一個極其精確的偵察和瞄準系統(tǒng)，比成噸重的

15、電子跟蹤系統(tǒng)還要靈敏，因而可以模仿昆蟲復(fù)眼制造蟲眼速度計，可裝配于導(dǎo)彈和飛機上27。還有仿昆蟲結(jié)構(gòu)的工業(yè)材料開發(fā)，如太空中衛(wèi)星的設(shè)計，也是仿甲蟲的翅膀可收折的功能而產(chǎn)生；美國國防部甚至訓(xùn)練蜜蜂來擔任搜尋地雷的任務(wù)。另外，昆蟲腦神經(jīng)機能與工業(yè)應(yīng)用等研究內(nèi)容，在未來可能取得重大突破，并應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、軍工等行業(yè)27。3 昆蟲資源開發(fā)利用存在的問題目前，昆蟲資源的開發(fā)利用雖取得一定進展，但能產(chǎn)業(yè)化的仍是傳統(tǒng)的資源昆蟲，其他昆蟲要產(chǎn)業(yè)化還有較大的困難。從國外的進展來看，就食用昆蟲方面，大多也只是進行營養(yǎng)成分的分離和評價研究，昆蟲資源開發(fā)方面基礎(chǔ)研究還有待進一步加強4。我國在昆蟲資源開發(fā)方面，總體進度仍較緩

16、慢。目前，昆蟲資源的開發(fā)利用雖然已不限于傳統(tǒng)的資源昆蟲，在諸如上述的各領(lǐng)域中有廣闊的開發(fā)前景，但仍然存在諸多問題亟待解決。如缺少統(tǒng)一的行政管理機構(gòu)和相應(yīng)的科研協(xié)調(diào)體系；相關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)研究薄弱；許多昆蟲的規(guī)?；B(yǎng)殖問題未解決，存在資源的不合理開發(fā)與可持續(xù)利用的矛盾；已開發(fā)產(chǎn)品未打出品牌，產(chǎn)品附加值低、產(chǎn)業(yè)化程度低、缺乏市場競爭力等。3.1 生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞，使眾多物種瀕于滅絕。過去由于缺乏保護生物多樣性的意識，對生態(tài)規(guī)律認識不夠，致使森林植被被破壞、棲息地喪失、小氣候惡劣，使許多生物失去生存條件在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中大量使用的殺蟲劑會殺死一些非目標昆蟲種類，造成昆蟲生物多樣性的下降。全球氣候變暖也會

17、打亂原有的食物鏈結(jié)構(gòu)，進而改變昆蟲棲息環(huán)境，影響到昆蟲生物多樣性。3.2 缺乏足夠的昆蟲分類學(xué)家種類學(xué)家根據(jù)已經(jīng)定名的物種數(shù)量及昆蟲所占的比例計算，全世界每年應(yīng)有2萬多種昆蟲滅絕。人們命名統(tǒng)計的昆蟲總數(shù)遠遠滯后于昆蟲的更替速度。3.3 昆蟲多樣性的研究起步晚圖1 年份與出刊數(shù)昆蟲多樣性的研究是近些年才開展的業(yè)務(wù)，所以工作中缺乏一批高素質(zhì)的研究隊伍。現(xiàn)在昆蟲多樣性研究多是一些分類學(xué)家進行的，缺乏一些專門從事昆蟲研究的學(xué)者，這也造成了昆蟲多樣性研究的隨意性和不連續(xù)性，缺乏長期的監(jiān)測數(shù)據(jù)和縱深的研究。分類水平的高低制約了多樣性研究的發(fā)展。圖一是對中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫資源中昆蟲多樣性研究課題的統(tǒng)計。圖一是年

18、份與出刊數(shù)的關(guān)系，可以直觀反映昆蟲多樣性研究的現(xiàn)狀。3.4 研究模式單一在自然界中昆蟲與植物有著互相利用、互相促進、協(xié)同進化的密切關(guān)系，二者是缺一不可的。破壞了植物資源同時也破壞了昆蟲資源。昆蟲多樣性的研究應(yīng)該與植物和生態(tài)等相關(guān)學(xué)科結(jié)合起來，注重對以植被為主體的生態(tài)系統(tǒng)的綜合保護和恢復(fù)相結(jié)合，這樣才能真正達到研究和保護的目的，此外已有研究表明昆蟲多樣性和基因的關(guān)系，目前國內(nèi)在學(xué)科結(jié)合方面的探索還比較少。3.5 保護理念滯后人們在保護對象的選擇上對昆蟲存在著嚴重的偏見。昆蟲個體大多是相對小且不起眼的，而人們更多的注意力都集中在個體更大的、更有感染力的種類的瀕危狀態(tài)。特別是在越來越多非政府投資進入

19、到生物多樣性保護領(lǐng)域的情況下，資金投入者更希望進行有明顯效果的生物多樣性保護實踐，相比于大型動物，昆蟲的保護工作難以吸引保護資金的投入。這種現(xiàn)象在學(xué)術(shù)研究上同樣存在，Clark 和 May發(fā)現(xiàn)，在保護生物學(xué)研究中存在著很大的物種偏見，相對脊椎動物，以昆蟲為主的無脊椎動物類群的研究顯得嚴重不足，僅有 11% 的論文是針對自然界 79% 的無脊椎動物，而 69% 的論文是針對僅占 3% 的脊椎動物，20% 的論文是針對占 18% 的植物種類28。4 昆蟲資源的保護由于缺乏保護昆蟲多樣性的意識，對生態(tài)規(guī)律認識不夠，昆蟲賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)受到嚴重干擾和破壞。因此人類應(yīng)加強昆蟲多樣性的保護卿29。4.1

20、 加強昆蟲多樣性的基礎(chǔ)研究當前，對占動物界2/3的昆蟲還認識得很不夠，要想科學(xué)地保護和利用它們，首先必須加強昆蟲多樣性的基礎(chǔ)研究，在廣泛開展昆蟲多樣性調(diào)查的同時，重點研究環(huán)境變化對昆蟲多樣性的影響，確定昆蟲重點保護類群，真正做到昆蟲資源的永續(xù)利用。4.2 加強人工規(guī)?；B(yǎng)殖技術(shù)研究目前很多具較大開發(fā)價值的昆蟲的規(guī)?；B(yǎng)殖技術(shù)未過關(guān)，人工捕殺野生昆蟲導(dǎo)致資源日趨減少。因此，必須解決人工規(guī)模化養(yǎng)殖技術(shù)難題。昆蟲產(chǎn)業(yè)的原蟲最好來源于加工廠附近設(shè)置的昆蟲工廠化養(yǎng)殖廠。4.3 加大高新技術(shù)應(yīng)用的研究力度產(chǎn)品開發(fā)過程中提高產(chǎn)品附加值不管是開發(fā)昆蟲源食品、保健品還是生物藥物，都要進行深加工研究，要加大高新技

21、術(shù)的應(yīng)用力度30。簡單的加工和低水平重復(fù)研究不僅使產(chǎn)品附加值低，同時，還可能從外觀上被消費者拒絕。4.4 加強自然保護區(qū)的建設(shè)昆蟲多樣性保護的核心間題是自然棲息地的保護，因為生境的變化是影響昆蟲生存及繁衍的重要因素31。在生境保護方面主要是防止濫伐林木，保護草原、植被等，創(chuàng)造有利于昆蟲多樣性的棲息環(huán)境4.5 合理使用化學(xué)產(chǎn)品自然界害蟲只占昆蟲資源的極少部分30?；瘜W(xué)農(nóng)藥使許多有益的昆蟲資源遭到破壞。同時，農(nóng)藥對自然環(huán)境的污染又改變和惡化了昆蟲棲息地。因此開發(fā)清潔生物藥劑是保護昆蟲資源的重要途徑。5 研究展望當今科學(xué)研究和應(yīng)用不斷取得進展。通過人文學(xué)科的社會經(jīng)濟、政策、法律等方面與自然學(xué)科的技術(shù)

22、和理論的密切合作研究，綜合地探求解決生物多樣性危機的有效途徑，應(yīng)該成為保護生物學(xué)研究一個新的重點領(lǐng)域。國家有關(guān)部門應(yīng)當更多地重視對生物多樣性的研究，增加經(jīng)費投入，選定若干個生物多樣性熱點地區(qū)。相信隨著公眾的認知度的提高和社會的發(fā)展，昆蟲多樣性的研究會得到越來越多的重視。例如生物防治在生物多樣性保護中，是其他任何方法所無法比擬的，它能夠取得最佳的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。昆蟲蛋白資源等都可以大力持續(xù)開發(fā)利用，不僅解決人類營養(yǎng)的供給，糧食的供給，而且還有效的平衡了對大型動植物的保護。參考文獻：1 曹志平,鐘曉東.全球生物多樣性監(jiān)測及其進展J.生物多樣性,1997,5(2):157-159.2

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