一种区分迁飞起飞和自由扩散起飞的昆虫的装置

1.本发明涉及昆虫起飞行为研究领域，具体的说是研究光照变化对昆虫起飞行为的影响，特别是用于区分自由扩散起飞和迁飞起飞的昆虫的装置。


背景技术：

2.迁飞害虫是严重威胁我国粮食作物生产安全的重大生物灾害。其发生范围广、危害多，每年在我国进行多次、大范围的迁飞危害，严重时可造成绝产绝收。迁飞昆虫的暴发很大程度上取决于迁入种群，且具有突发性，这给测报和防治带来了很大的难度。明确昆虫迁飞行为的发生规律，对实现虫害的预测预报和科学防控具有重要意义。昆虫迁飞可分为起飞、运行和降落三个连续过程，起飞是迁飞过程的起始环节，起飞成功与否直接决定迁飞的成败，探明起飞行为的发生规律是了解昆虫迁飞行为的关键所在。
3.现在已有一些研究迁飞昆虫起飞行为的实验装置，但这些装置多是以罩笼的形式设置在野外。野外环境多样复杂，对起飞行为的影响因素众多，无法单纯从行为学角度入手就单一环境因子对迁飞昆虫的起飞行为影响进行准确且系统的分析。目前存在的研究迁飞昆虫起飞行为的实验装置对迁飞起飞和自由扩散起飞的昆虫没有进行明显区分和收集设置，实验过程中多需人为观察统计，存在较大的实验误差，也不方便后续迁飞起飞和自由扩散起飞昆虫的分别收集。另外，光照变化是昆虫迁飞起飞行为的关键影响因素，迁飞昆虫多在日落时进行起飞，而现有的实验装置未能有效模拟日落光照变化。
4.为了能深入了解昆虫迁飞起飞行为的规律，能进行单一环境因子—光照对迁飞昆虫的起飞行为影响实验，并能对迁飞起飞和自由扩散起飞的昆虫进行有效区分，有必要设计一种环境因素可控、精确易操作的区分并研究昆虫迁飞起飞和自由扩散起飞的装置。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有昆虫起飞实验装置不能明显区分并收集迁飞起飞和自由扩散起飞的昆虫，无法有效模拟日落光照变化，且不能自动进行并有效记录实验过程，提供一种精确易操的区分昆虫迁飞起飞和自由扩散起飞的实验装置。
6.本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
7.一种区分迁飞起飞和自由扩散起飞的昆虫的装置，其包括起飞笼、昆虫收集盒、灯光诱导区和实验记录元件。
8.在一些方式中，所述起飞笼侧壁上有起飞笼活动门，用于放置、收取试虫以及食物、水等其他实验物品的添取；所述起飞平台位于起飞笼内，用于放置昆虫；所述昆虫收集盒与起飞笼上端衔接，用于收集迁飞起飞的昆虫；所述起飞笼与昆虫收集盒衔接口有单向漏斗挡板，可防止进入昆虫收集盒的昆虫逆向通过；所述光照系统用于控制光照变化，包括红外线灯及其他不同类型和不同功率的灯，用于模拟自然条件下日落时的环境光线变化。所述实验记录元件包括红外计数器和红外摄像头，红外计数器用于自动记录迁飞起飞昆虫的数量，红外摄像头用于记录昆虫起飞后的飞行轨迹。
9.进一步地，所述的灯光诱导区设置有灯架，灯架上安装有1盏1w红外线灯，14盏40wled灯，2盏25w led灯，2盏8wled灯，1盏25w白炽灯，1盏18w白炽灯，各灯泡通过电线与灯光控制设备相连接，可按需通过灯光控制设备设置时间点来实现对每盏灯泡的依次闭合以控制光照强度，灯泡开闭状况可实时显示在灯光控制设备显示器上。
10.进一步地，所述的装置用于模拟日落光照变化对昆虫起飞行为的影响实验时，灯光诱导区通过灯光控制设备控制灯泡从高瓦数到低瓦数依次关闭，其中14盏40wled灯、2盏25w led灯、2盏8wled灯每3分钟关闭2盏，随后2分钟关闭1盏25w白炽灯，1分钟后关闭1盏18w白炽灯。这样更加准确地模拟了日落时自然条件下的光线变化，这种光线变化包括光强的变化和光波种类的变化。
11.进一步地，所述起飞笼内设有光照度计平台，用于放置光照度传感器；光照度传感器与起飞笼外部的光照度计显示器连接，用于实时记录并显示起飞笼内的光照强度。
12.所述的起飞笼底部有置水层，并设有一至多个食物盛放器，可以添加水和食物，用于模拟自然界的水和食物条件。
13.昆虫迁飞起飞行为是呈现垂直盘旋上升或者以大仰角直线上升的起飞飞行；而扩散起飞行为是呈现无方向无目地自由散漫飞行。为了更好地区分迁飞起飞和自由扩散起飞的昆虫，所述起飞笼侧壁上设置了黑色分割线。迁飞起飞昆虫会向上到达黑色分隔线以上区域；自由扩散起飞昆虫难以到达黑色分隔线的高度，会在黑色分隔线以下区域。
14.所述黑色分隔线以下部分起飞笼的内壁上附有涂胶层，用以附着降落在黑色分隔线以下自由扩散起飞的昆虫。
15.所述红外计数器与起飞笼黑色分隔线以上的迁飞区相对应以记录应试昆虫迁飞头数。所述的红外摄像机与起飞笼黑色分隔线以下的自由扩散区相对应以记录观察应试昆虫起飞过程，以便于实验观察和回顾，另外，通过对红外摄像机收集的视屏数据进行统计分析，可确认应试昆虫迁飞起飞头数，进一步确认实验结果的准确性。
16.所述的昆虫收集盒内设有食物盛放盒，可添加食物。在起飞笼与昆虫收集盒内都放置食物，可避免食物对昆虫起飞行为可能产生的干扰。
17.所述起飞平台上方设置有起飞平台盖板，通过起飞笼上的推拉口伸出起飞笼外，用于控制起飞平台的开闭。在起飞平台中放入试虫后，盖上起飞平台盖板，待开始实验时打开起飞平台盖板，以方便控制实验的开始时间。
18.所述昆虫收集盒上有收集区活动门，通过收集区活动门可进行迁飞昆虫的收集和添取食物，方便实验操作。
19.所述的起飞笼和昆虫收集盒均采用pvc等透明材料制成，便于实验观察。
20.进一步地，将所述的一种区分迁飞起飞和自由扩散起飞的昆虫的装置应用于迁飞起飞和自由扩散起飞的昆虫的分别收集，设置好实验条件后，自动进行实验过程。待实验完成后，分别收集昆虫收集盒中的迁飞昆虫和起飞笼内自由扩散起飞的昆虫,进一步可用于基因进行对比研究，用于寻找迁飞昆虫和自由扩散昆虫的基因差异。
21.本发明的优势在于：
22.本发明提供了一种区分迁飞起飞和自由扩散起飞的昆虫的装置，该装置能区分迁飞起飞和自由扩散起飞的昆虫，并可对迁飞起飞和自由扩散起飞的昆虫分别进行收集，可将收集的试虫用于基因对比等研究。该装置能准确模拟自然日落的光照变化，可在室内其
他环境因素可控条件下进行日落光照对昆虫起飞行为的影响实验。该装置设置了灯光控制设备和实验记录元件，设置好实验参数后，可自动进行实验并对相关数据进行采集，实验过程中无需人为控制和监测。该装置整体结构合理、操作方便且功能完善；整个装置占用空间小，方便移动搬运，为开展光照对昆虫起飞行为影响实验并区分迁飞起飞和自由扩散起飞昆虫提供有利的技术支持。
附图说明
23.附图1为本发明的装置的组合结构图
24.附图2为本发明的装置的分离结构图
25.附图3为本发明的装置的昆虫收集盒俯视图
26.附图4为本发明的装置的起飞笼底部区域俯视图
27.附图5为日落时的光照强度变化图
28.附图6为用本发明模拟日落光照变化下测得稻纵卷叶螟迁飞起飞随时间变化的比例关系与自然条件下测得实验结果的对比图
29.图中：1—灯架；2—40w led灯；3—25w led灯；4—8w led灯；5—25w白炽灯；6—18w白炽灯；7—1w红外线灯；8—电线；9—灯光控制设备显示器；10—灯光控制设备；11—昆虫收集盒；12—收集区活动门；13—食物盛放盒；14—红外计数器；15—起飞笼；16—红外摄像机；17—支架；18—光照度传感器；19—光照度计显示器；20—光照度计平台；21—食物盛放器；22—单向漏斗挡板；23—黑色分隔线；24—涂胶层；25—起飞笼活动门；26—起飞平台盖板；27—推拉口；28—起飞平台；29—置水层。
具体实施方式
30.下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
31.如图1-4所示：一种区分迁飞起飞和自由扩散起飞的昆虫的装置，包括起飞笼(15)、昆虫收集盒(11)、灯光诱导区和实验记录元件。起飞笼(15)和昆虫收集盒(11)均由pvc透明材料制成。起飞笼(15)由圆筒形和圆锥形两部分组成，圆锥形部分上端有衔接口，与昆虫收集盒(11)衔接，衔接口有单向漏斗挡板(22)，可防止进入昆虫收集盒(11)的昆虫逆向通过。起飞笼(15)底部直径为50厘米，圆筒形部分高为120厘米，圆锥形部分高为30厘米，衔接口的直径为20厘米。起飞笼(15)底部有置水层(29)、起飞平台(28)和光照度计平台(20)，并设有10个食物盛放器(21)。光照度计平台(20)上搁置有光照度传感器(18)。光照度传感器(18)与起飞笼(15)外部的用于实时记录光照强度的光照度计显示器(19)连接。起飞平台(28)上方设置有起飞平台盖板(26)，通过起飞笼(15)上的推拉口(27)伸出起飞笼(15)外，用于控制起飞平台(28)的开闭。起飞笼(15)侧壁上有起飞笼活动门(25)。起飞笼(15)侧壁距底部100厘米处画了黑色分割线(23)，将起飞笼(15)分成上下两部分，用于区分迁飞起飞和自由扩散起飞的昆虫。黑色分隔线(23)以下部分起飞笼(15)的内壁上附有涂胶层(24)，用于粘附自由扩散起飞的昆虫。昆虫收集盒(11)底部设有食物盛放盒(13)，侧壁上有收集区活动门(12)。起飞笼(15)外部设置有支架(17)，支架(17)上安装有红外计数器(14)和红外摄像机(16)，红外摄像机(16)与黑色分隔线(23)以下的自由扩散区相对应，红外计数器(14)与黑色分隔线(23)以上的迁飞区相对应。灯光诱导区设置有灯架(1)，灯架(1)上
安装有1盏1w红外线灯(7)，14盏40wled灯(2)，2盏25w led灯(3)，2盏8wled灯(4)，1盏25w白炽灯(5)，1盏18w白炽灯(6)，各灯泡通过电线(8)与灯光控制设备(10)相连接，可按需通过灯光控制设备(10)控制每盏灯泡的依次闭合以控制光照强度，灯泡开闭状况可实时显示在灯光控制设备显示器(9)上。
32.自然日落时的光照强度变化如图5所示。为模拟该光照变化，通过灯光控制设备(10)控制灯泡从高瓦数到低瓦数依次关闭，其中14盏40wled灯(2)、2盏25w led灯(3)、2盏8wled灯(4)每3分钟关闭2盏，随后2分钟关闭1盏25w白炽灯(5)，1分钟后关闭1盏18w白炽灯(6)。
33.稻纵卷叶螟迁飞起飞时呈垂直盘旋上升飞行或者以大仰角直线上升飞行，自由扩散起飞时呈现无方向无目地自由散漫飞行。所述黑色分隔线(23)设置在起飞笼(15)圆筒形侧壁距底部100厘米处，垂直盘旋上升或者以大仰角直线上升迁飞起飞的稻纵卷叶螟均能达到该高度，而自由扩散起飞的稻纵卷叶螟难以到达。对以大仰角直线上升迁飞起飞的稻纵卷叶螟，若黑色分隔线(23)太高，其可能碰到黑色分隔线(23)以下的涂胶层(24)因而被粘住，不能与自由扩散起飞的稻纵卷叶螟区分开。对自由扩散起飞的稻纵卷叶螟，若黑色分隔线(23)太低，其易到达，则不能与迁飞起飞的稻纵卷叶螟区分开。经过本发明人的多次试验，所述黑色分隔线(23)设置在起飞笼(15)圆筒形侧壁距底部100厘米处为最好的方式。因此，所述黑色分隔线(23)能有效区分迁飞起飞和自由扩散起飞的稻纵卷叶螟。另外，黑色分隔线(23)上端预留区方便红外计数器(14)对迁飞起飞的稻纵卷叶螟进行计数。
34.通过所述装置进行模拟日落光照变化对稻纵卷叶螟起飞行为影响的实验：首先通过起飞笼活动门(25)向置水层(29)、食物盛放器(21)中分别添加水和食物，并向起飞平台(28)内放入稻纵卷叶螟，盖上起飞平台盖板(26)。打开灯光诱导区的所有灯泡，通过灯光控制设备(10)设置灯泡关闭顺序和时间，以模拟日落光照条件。通过收集区活动门(22)向食物盛放盒(13)中添加食物。打开红外计数器(14)、红外摄像机(16)和灯光控制设备(10)，拉开起飞平台盖板(26)开始实验。实验过程中红外线灯(7)保持长亮状态，以方便实验记录观察。
35.实验结束后，迁飞起飞的稻纵卷叶螟聚集在昆虫收集盒(11)中，而自由扩散起飞的稻纵卷叶螟多被粘附在涂胶层(24)上，通过收集区活动门(12)和起飞笼活动门(25)可分别对迁飞起飞和自由扩散起飞的稻纵卷叶螟进行收集，可将收取的试虫用于基因对比等研究。
36.对实验数据进行统计分析，迁飞起飞稻纵卷叶螟随时间变化的比例关系如图6所示。对比图5和图6可知日落光照由强到弱变化是稻纵卷叶螟迁飞起飞的高发期，室内通过所述装置获得的实验数据与田间的实验数据基本一致，但是仍然存在不同点。
37.田间观测的迁飞起飞的稻纵卷叶螟比例是突然增高，再由高到低变化，而且集中在两个时间段。通过本装置测得的迁飞起飞的稻纵卷叶螟比例是由低到高，再由高到低的一个相对缓和的趋势变化。田间测得的与通过本装置测得的迁飞起飞的稻纵卷叶螟比例变化趋势差异大。在田间进行实验时，实验条件不可控，昆虫迁飞起飞可能受除日落光照以外的温度、湿度等其他环境因素变化的影响。用本装置进行实验时，仅调整了光照变化，对其他实验因素均进行了有效控制，实验结果能反映光照这一单一因素的影响。这说明，用本发明的装置来开展光照变化对昆虫起飞行为的影响实验，测得的实验数据更准确地反映了光
照变化的作用，从而为病虫害防治或者后续进一步研究迁飞昆虫的其它生物生化甚至基因水平上的研究提供了更可靠的保障。此外，当后续以光照作为一个主要研究因素时，更加有利于进一步对该单一因素影响迁飞昆虫的内在生理机制进行准确地研究和分析。
38.以上实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做出的任何改动，均在本发明的保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。