[发明专利]昆虫自主飞行监测系统和分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及实验室科研测试、分析设备技术领域，特别是一种专门用于监测昆虫正常或处理条件下所发生的活跃情况或定量比较活跃程度的昆虫自主飞行监测系统和分析方法。

背景技术

迁飞是昆虫在长期的进化过程中形成的一种生存对策，迁飞一方面对昆虫种群的维持和发展有着重要的意义，另一方面昆虫的迁飞行为导致很多害虫能够经常暴发成灾。迁入的昆虫种群一方面在当地繁殖和生长对当地的农作物或牧草构成直接危害，另一方面，对这些昆虫的迁飞行为不能及时和精确的预测预报间接导致受害地区沉重的经济损失。因为这些昆虫的迁飞活动规律依据生态环境和自身特征而复杂多变，尽管昆虫迁飞的研究一直在开展中，但是精确预测预报其迁飞活动还未能实现。目前，野外昆虫迁飞行为的研究，主要采用的方法为标记回收(李光博，王恒祥，胡文绣.粘虫季节性迁飞为害假说及标记回收试验.植物保护学报.1964.3(2)：101-109.)、灯光诱集法(张跃进，张国彦，谈孝风，苏战平，刘小英，周天云，杨万海，王贵生.佳多虫情测报灯与黑光灯诱集昆虫种类和数量的比较研究.中国植物导刊.2005.25(3)：35-36.)和高空雷达(陈瑞鹿，暴祥致，王素云，孙雅杰，李立群，刘继荣，张德宽，卢加.公主岭昆虫雷达的装置和初步应用.中国农业科学.1985(3)：97；陈鹿瑞，暴祥致，王素云，孙雅杰，李立群，刘继荣.草地螟迁飞活动的雷达观测.植物保护学报.1992.19(2)：171-174；吴孔明，翟保平，封洪强，程登发，郭予元.华北北部地区二代棉铃虫成虫迁飞行为的雷达观测.植物保护学报.2006.33(2)：163-167.)等，这些方法为野外昆虫的预测预报工作做出了重要的贡献，但是这些方法的共同特点是不能详细了解昆虫的飞行行为，如在某一时间段昆虫的飞行情况，在成虫的发育的某一天其飞行情况等，如果要获得昆虫飞行行为的精确定量数据这些技术更没有可能实现。

室内昆虫迁飞行为研究技术很好地弥补了上述野外监测手段的不足，而且为室内实验研究的开展提供了必要的条件，目前广泛应用的一种方法为室内昆虫吊飞技术。昆虫吊飞技术是将昆虫吊置在飞行磨的吊臂上，利用飞行磨对昆虫飞行数据采集和分析，在保证严格的均一处理的情况下，能够解释很多室内科学问题，并且也能够为田间昆虫迁飞预测预报提供一定的参考依据(张志涛.昆虫吊飞装置.植物保护.1982(6)：30-32；罗礼智，江幸福，李克斌，胡毅.粘虫飞行对生殖及寿命的影响.昆虫学报.1999.42(2)：150-158；张蕾，罗礼智，江幸福，胡毅.一日龄饥饿对粘虫成虫卵巢发育和飞行能力的影响.昆虫学报.2006.49(6)：895-902.)。但是，昆虫吊飞实验技术本身的缺点也不容忽视。首先，该技术对实验者经验要求较多，尤其对吊飞前昆虫的处理，第一次做这种实验的操作者和有经验操作者对昆虫的处理手法差异对实验数据的波动影响非常大，没有经过长时间练习的操作者经常会导致实验昆虫的大量死亡。其次，该过程非常耗时，往往熟练的实验者平均每处理一头虫子也要4分钟左右，而且吊飞后的虫子还要做进一步的处理才能进行下一步的正常实验。最后，室内昆虫吊飞技术最大的缺陷是强迫昆虫飞行。表现在三个方面：(1)当昆虫的足被人为处理处于悬空状态时往往会有振翅动作出现，但是这个动作如果发生在吊飞实验中就可以带动飞行磨的转动，那么吊飞装置就会理所当然地记录为昆虫的飞行数据，而实际上这个不是昆虫真正的飞行动作；(2)在昆虫真正飞行的动作完成后，其振翅动作往往会停止，但是飞行磨由于惯性总会再转动若干圈，这多余圈数的转动不仅误导了吊飞系统的数据记录，而其能够导致昆虫被迫的振翅动作产生，这样违背了昆虫的飞行意愿；(3)昆虫在飞行磨上吊飞的过程中需要负载吊环和吊臂的重量，如果吊臂与转轴的摩擦力较大的话，那么昆虫的负载就更重了，如此一来，吊飞实验对昆虫的损耗加重。为此，昆虫自主飞行系统在昆虫飞行行为的研究中呼之欲出，很多一线的科学工作者也希望通过运用这个自主飞行系统来研究真实的昆虫飞行行为特征。早在1984年已经有科学工作者研究过粘虫(Mythimna separata)和草地螟(Loxostegesticticalis)成虫的自主飞行装置(张志涛.昆虫飞翔记录装置.植物保护.1984.10(3)：17-18.)，该装置所采用的原理是碰撞接触式采集方式，将昆虫对触丝的碰撞信号转化为机械信号输出到记录纸上以图形输出。但此装置不能输出可以定量和统计分析的数据，只能做定性的分析；且其记录方式已经被当前高速发展和日新月异的计算机技术所淘汰。

发明内容