新疆蝗虫发生具有严重性、暴发性及国际性等特点，因而也被认为是全国范围内蝗灾发生最为突出和典型的区域。截至2011年发现新疆有蝗虫177种。20世纪60年代亚洲飞蝗（Locusta migratoria migratoria）是新疆发生最严重的蝗虫种类，通过改造其栖息地生态条件等使其得到控制。自20世纪70年代，由于气候变暖和人类活动干扰加剧，新疆蝗虫再度暴发，优势危害类群及空间分布格局都发生了新变化，意大利蝗（Calliptamus italicus）、黑腿星翅蝗（C. barbarus）及西伯利亚蝗（Gomphocerus sibiricus）等演变为优势危害种类。与此同时，我国邻国哈萨克斯坦境内的蝗虫常跨境迁飞至我国新疆塔城、阿勒泰等边境区域，并造成严重的经济、社会和生态损失。鉴于中国与哈萨克斯坦边境蝗虫跨境迁飞危害的严重性，2002年两国政府共同签署了《中华人民共和国农业部与哈萨克斯坦共和国农业部关于联合防治蝗虫及其他农作物病虫害合作的协议》。
近几十年来，对新疆地区蝗虫的研究及防控取得了较大进展，但与国内同领域相比较，尚缺乏一本反映新疆蝗虫暴发机理研究及监测技术应用的专著。十多年来，新疆师范大学“中亚区域跨境有害生物联合控制国际研究中心”团队与哈萨克斯坦专家联合攻关，共同解决中哈边境蝗虫跨境迁飞危害问题。
《新疆蝗虫暴发机理及昆虫雷达监测技术应用》一书是新疆师范大学季荣教授及其团队多年来的研究成果。该书选取典型代表种类意大利蝗（Calliptamus italicus）、西伯利亚蝗（Gomphocerus sibiricus）和亚洲飞蝗（Locusta migratoria migratoria）为研究对象，阐明蝗虫高温适应机理，分析迁飞生理和能源基础，掌握境外虫源地分布和迁飞轨迹，运用昆虫雷达技术监测中哈边境害虫迁飞行为和特征，为及时防控提供技术支撑，有力地保障了我国新疆边境及周边国际区域的生态安全。
希望季荣教授继续加强与中亚国家的专家合作，联合攻关，共同研究和治理蝗虫跨境危害这一国际难题，发挥科学技术在“丝绸之路经济带”建设进程中的支撑和引领作用，为我国西北边境及周边国际区域的生态安全做出更大贡献。
王宪辉
2019年11月26日于北京
《新疆蝗虫暴发机理及昆虫雷达监测技术应用》（季荣等著. 北京：科学出版社，2020.5）全书分上、下篇，共10章：上篇第1～6章分析高温胁迫下蝗虫生理生化、呼吸代谢与模式及交配行为的变化与差异；下篇第7～10章分析蝗虫迁飞生理与能源消耗、中哈边境蝗虫遗传多样性、境外虫源分布、迁飞轨迹及昆虫雷达监测技术应用。
上篇
蝗虫高温适应机理
自20世纪70年代以来，新疆气候变暖趋势明显，研究报道新疆蝗虫持续严重发生与同期气候变暖有显著相关性，温度升高有利于蝗卵安全越冬、孵化及繁殖发育。本篇选择新疆典型代表种类意大利蝗和西伯利亚蝗为研究对象，分别设置21～51℃、18～42℃温度处理范围，重点阐明高温胁迫对蝗虫卵子发生、生理生化、呼吸代谢及交配行为的影响，并分析了越冬蝗卵的低温适应策略。
▲ 不同温度下意大利蝗卵子发生期Hsp70蛋白表达的免疫组织化学分析
在敏感温度下，意大利蝗（Calliptamus italicus）通过大量合成热激蛋白Hsp70（heat shock protein 70）以提高卵巢耐热性，保证卵子正常发生进程。敏感温度和胁迫温度下，意大利蝗卵黄蛋白摄取及卵巢发育进程受到抑制，产卵量降低。蝗卵对能量的需求随胚胎发育进程不断增加，积累耐寒物质、降低过冷却点和冰点、提升耐寒能力是蝗卵安全越冬的重要策略。意大利蝗和西伯利亚蝗成虫可以通过调节生理生化物质含量、呼吸代谢水平、改变呼吸模式和缩短交配时间等方式提高虫体耐高温能力。以意大利蝗为代表栖息在荒漠半荒漠草原的蝗虫类群具有更强的高温耐受能力，半致死温度介于47～49℃，生长的适宜温度、敏感温度、胁迫温度范围依次为27～30℃、33～39℃、≥42℃，这类蝗虫包括黑腿星翅蝗（Calliptamus barbarus）、伪星翅蝗（Calliptamus coelesyriensis）、黑条小车蝗（Oedaleus decorus decorus）、红胫戟纹蝗（Dociostaurus kraussi kraussi）、蓝胫戟纹蝗（Dociostaurus tartarus）、朱腿痂蝗（Bryodema gebleri）等。以西伯利亚蝗为代表栖息在高山亚高山草原蝗虫类群的高温耐受能力相对较弱，半致死温度介于36～39℃，生长发育的适宜温度、敏感温度、胁迫温度范围依次为21～24℃、27～30℃、≥33℃，这类蝗虫包括宽须蚁蝗（Myrmeleotettix palpalis）、白边雏蝗（Chorthippus albomarginatus）、肿脉蝗（Stauroderus scalaris scalaris）等。
▲ 不同温度下意大利蝗（a）和西伯利亚蝗（b）死亡率变化
图中数据为平均值±标准误，同一组数据上不同字母表示温度之间差异显著（P＜0.05，最小显著差数法LSD检验）；*表示同一温度下雌、雄虫之间差异显著（P＜0.05，独立样本t检验）
蝗虫对高温耐受的差异是长期适应进化的结果。根据研究结果判断，在新疆地区气候持续变暖的条件下，不同生境的蝗虫类群将在空间分布格局上产生较大变化。栖息于新疆高山亚高山草原的蝗虫类群，适应凉爽气候，随温度升高将向高海拔山区迁移，危害范围将进一步扩大；栖息于新疆荒漠半荒漠草原的广布种，随温度升高，将向高纬度迁移扩散。同时，意大利蝗等具有长距离迁飞能力的种类，借助适宜的气象条件，仍将继续从哈萨克斯坦境内跨境迁飞至新疆边境区域危害。
下篇
蝗虫迁飞及昆虫雷达监测技术应用
有害生物跨境迁飞危害被国际公认为是最具挑战的生物灾害综合治理问题。哈萨克斯坦境内蝗虫时常跨境迁飞至我国新疆边境区域，并造成严重的经济、社会和生态损失。面对虫源在国外、危害在我国的现状，新疆师范大学“中亚区域跨境有害生物联合控制国际研究中心”团队与哈萨克斯坦专家合作，联合攻关，旨在掌握蝗虫迁飞生理及能源基础，分析中国与哈萨克斯坦边境（以下简称为“中哈边境”）蝗区生态条件异同及蝗虫遗传多样性，掌握境外虫源地分布和迁飞轨迹，最终实现灾前预警和及时防控，从而降低损失，减少国际争端。
▲ 中哈边境5个地理种群意大利蝗COⅠ基因单倍型网络图
意大利蝗卵巢发育级别较低时其飞行能力较强，符合“卵子发生与飞行共轭”学说，其迁飞能力与保幼激素滴度成反比，意大利蝗短距离飞行主要消耗糖类，长距离飞行则以消耗脂类为主。中哈边境蝗区生态特征相似，蝗虫遗传基因交流频繁，遗传分化程度低。借助KC-08XVSD型昆虫雷达观测到中哈边境塔城区域昆虫迁飞时段集中在22:00～03:00，迁飞高度介于200～600m，具有明显的成层现象且自西向东迁飞，迁飞方向与气流方向基本一致。亚洲飞蝗境外虫源地分布在哈萨克斯坦境内的斋桑泊（Zaysan Lake）周围、巴尔喀什湖（Balkhash Lake）东部、阿拉湖（Alakol Lake）周围、阿亚古兹河（Ayaguz River）周围、哈萨克斯坦境内的额尔齐斯河（Irtysh River）周围，并通过不同路径迁飞至中国新疆塔城和阿勒泰边境区域。研究结果为制订边境区域迁飞害虫监测体系提供了重要基础数据，为预测蝗虫跨境危害提供了技术支撑，降低了损失，产生了显著的社会、经济和生态效益。
▲ 中哈边境塔城区域、阿勒泰区域境外亚洲飞蝗跨境迁飞轨迹
昆虫迁飞场（insect migration zone）指形成昆虫迁飞行为的特定环境，包括地面资源配置和大气物理环境，是影响昆虫迁飞外界环境因子的有机综合。中亚区域属于典型的大陆性气候，中亚不同国家或地区在自然地理、生态环境及生物资源等方面都存在相似之处，害虫频繁跨境迁飞至相邻国家或区域危害。依据昆虫迁飞场的基本条件、中亚区域昆虫迁飞历史数据和资料及本研究结果，我们认为存在中亚昆虫迁飞场（insect migration zone in Central Asia），其理论和实证尚需进一步研究。
本文摘编自《新疆蝗虫暴发机理及昆虫雷达监测技术应用》（季荣等著. 北京：科学出版社，2020.5）一书“前言”“序”及正文摘要，有删减，标题为编者所加。
ISBN 978-7-03-065008-5
责任编辑：李 悦 刘 晶
本书主要介绍新疆优势蝗虫种类的高温适应机理，解析蝗虫迁飞的生理与能源基础，分析中国与哈萨克斯坦边境（简称“中哈边境”）蝗虫遗传多样性与基因交流，阐明中哈边境区域蝗虫境外虫源分布及跨境迁飞轨迹，运用昆虫雷达技术等对中哈边境塔城区域迁飞昆虫进行监测，为预测预报和防控决策提供技术支撑。全书分上、下篇，共10章：上篇第1～6章分析高温胁迫下蝗虫生理生化、呼吸代谢与模式及交配行为的变化与差异；下篇第7～10章分析蝗虫迁飞生理与能源消耗、中哈边境蝗虫遗传多样性、境外虫源分布、迁飞轨迹及昆虫雷达监测技术应用。
本书是一本学术性、实用性较强的专著，可供从事昆虫生态学、植物保护学及生物灾害学等研究的科研人员及决策管理人员参考。
（本文编辑：刘四旦）
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