環境條件對伸展搖蚊實驗種群繁育的影響

王 蕾,張怡婷,張圣新,范德玲,汪 貞,石利利,劉濟寧

環境保護部南京環境保護研究所,南京 210042

環境條件對伸展搖蚊實驗種群繁育的影響

王 蕾,張怡婷,張圣新,范德玲,汪 貞,石利利,劉濟寧*

環境保護部南京環境保護研究所,南京 210042

以伸展搖蚊為研究對象,重點考察了溫度、光強對各生命階段存活率和發育速率、成蟲性別比和繁殖力以及種群動態的綜合影響。通過F檢驗不同溫度相同光照條件下搖蚊卵、幼蟲和蛹的存活率的回歸方程和和回歸系數,發現了在相同的光強(800 lx或2000 lx)條件下,15—35 ℃溫度范圍內,搖蚊幼蟲和蛹兩種形態存活率與溫度之間均呈顯著相關,而幼蟲期搖蚊的存活率比蛹期更易受溫度影響,但是,溫度變化并沒有顯著影響卵的存活率；且15 ℃和35 ℃兩個極端溫度不適合搖蚊的生存和繁育。其次通過正交試驗,對在2個溫度(15 ℃和30 ℃)和2種光強(800 lx和2000 lx)兩種因素組合作用下的搖蚊存活率和發育速率進行極差分析和雙因素方差分析,得到伸展搖蚊種群繁育的最佳條件為25 ℃,800 lx的結論,且兩種因素對于搖蚊成蟲的雌雄比影響并不顯著,但是溫度對三者(存活率、發育速率和雌雄比)的影響遠大于光強。最后通過單因素方差分析關于不同光照和溫度下對成蟲繁殖力的結果, 以及相同光照和溫度下不同濕度(45%、65%、85%和95%)對成蟲繁殖力的結果,總結出在25—30 ℃,800 lx光強下伸展搖蚊維持良好生命活力、順利完成繁殖發育過程,85%—95%的相對濕度可以使羽化成蟲保持較高的產卵水平。并根據所觀察的種群生殖力資料計算得到相應溫度(25 ℃和30 ℃)和光照條件(800 lx和2000 lx)組合下的實驗種群繁殖特征生命表。結果表明在800 lx光強、25—30 ℃條件下,搖蚊能維持較高的種群凈增殖率(R0)與內稟增長率(rm)。綜上所述,25 ℃溫度,800 lx光強和85%的濕度的條件更適合伸展搖蚊種群繁育。此結果為建立伸展搖蚊室內繁育的標準化條件及相應的種群發展規律和構建本土搖蚊種的毒性測試方法奠定了基礎。

伸展搖蚊；溫度；光照強度；繁殖發育；種群動態

環境生物的生存繁育受到溫度、光照、濕度等多種環境因子的影響。而對于搖蚊這類經歷卵—幼蟲—蛹—成蟲多次變態發育、生存空間在水—沉積物層、上層水體和水面轉換的昆蟲而言,溫度和光照是影響其全生命周期的重要環境因素,且成蟲羽化后還會受到空氣濕度的影響[1]。搖蚊的世代周期短,一代搖蚊慢性毒性試驗一般為20—65 d,比選用魚類作試驗生物節省時間和經費,用其作為模式生物進行生態毒理學研究具有重要的科學意義。

根據已有研究,不同搖蚊物種對環境溫度、光照等條件適應性不同,每一代的羽化時間20—65 d不等,種群發展規律有差異[2]。其中溫度和光照對搖蚊生長繁殖影響最為顯著[1]。因此雖然不同搖蚊種的繁育條件對本土種的研究有一定參考價值,但為了建立穩定的室內繁育技術和毒性測試技術,探索區域典型搖蚊種生理特性、研究其繁殖發育條件和種群變化規律仍十分必要。鑒于搖蚊在水生態毒性測試中的諸多優勢,且物種地理分布的差異性對化學物質的生態危害評估結果有重要影響[3],而影響地域分布差異的主要因素包括溫度、光照強度和濕度,所以雖然OECD已建立了C.riparius、C.yoshimatsui、C.dilutus等搖蚊種的急慢性毒性試驗方法[4- 6],但是關于OECD提供的溫度和光照等外部條件并不一定是用于本土物種。美國EPA和OECD等發達國家或地區的化學物質生態危害評估導則也明確要求充分考慮本土物種的生態危害性[7- 8]。因此建立關于本土生物穩定的室內繁育技術是構建其毒性測試方法的基礎。

伸展搖蚊(Chironomustentans)廣泛分布于我國新疆,青海,西藏,甘肅,內蒙古,山西,陜西,河南,安徽,河北,山東,江蘇等地,是我國常見的搖蚊種之一[9]。由于缺少伸展搖蚊繁殖發育條件的系統研究,因此無法構建相應的毒性測試方法,特別是全生命周期毒性測試方法和多代繁殖毒性測試方法。所以為了評估有毒有害化學物質對我國本土生物的危害性、建立我國廣布搖蚊種——伸展搖蚊的室內繁育技術和急慢性毒性及全生命周期毒性測試方法,系統研究溫度、光照、濕度等多種環境因子對伸展搖蚊生存繁育影響顯得非常必要。

本研究以伸展搖蚊為研究對象,重點研究溫度、光照條件對其發育率、存活率、性別比和種群動態的影響,在此基礎上提出伸展搖蚊室內繁育的標準化條件及相應的種群發展規律,為構建本土搖蚊種的毒性測試方法奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗生物

伸展搖蚊(Chironomustentans)取自上海化工研究院,已在本實驗室馴養幾十代。馴養條件參考Chironomusriparius的養殖條件[6]。將搖蚊幼蟲放入18 L玻璃缸中,缸中加入與試驗基質相同的水—沉積物系統,體積不超過缸容積的一半；缸口用紗網罩蓋,溫和曝氣；每日為搖蚊幼蟲飼喂粉末狀魚食,每隔3 d用虹吸法更換一次上覆水,更換時避免帶起缸中的幼蟲及其所筑的巢。以此建立的實驗種群作為供試蟲源。

1.2 試驗基質

卵置于Elendt M7溶液中孵化,幼蟲和蛹選用Elendt M7溶液和人工沉積物組成的水—沉積物系統作為培養基質。其中Elendt M7溶液的制備方法參考OECD化學品測試導則TG233[6]。人工沉積物的配方包括5%(干重)泥炭(pH值5.9；粉末狀,磨細(顆粒大小≤1 mm)且風干)、20%(干重)高嶺土、75%(干重)石英砂(粒徑在50—200 μm的細砂占60%)和50%水。

具體配制方法為：首先將泥炭在烘箱內烘干后用粉碎機磨成細粉,在使用旋轉攪拌器用去離子水制備所需的泥炭懸浮液,懸浮液的pH值為5.9；然后將懸浮液在(20±2) ℃條件下溫和攪拌2 d進行馴化以穩定pH值并建立穩定的微生物群。馴化后的泥炭懸浮液pH值為6.0±0.5。最后將泥炭懸浮液與Elendt M7溶液混合,得到均一的水—沉積物系統。采用1 L燒杯盛放水—沉積物系統,并確保水層和沉積物層體積比為4∶1。使用人工配方沉積物具有以下優勢：(1)構建了可重復的“標準化基質”,無需再找未污染和清潔沉積物,降低實驗結果的變異性；(2)不受沉積物季節性變動的影響,且不需預處理沉積物以去除本土動物群系。

1.3 試驗方法

將濕度和光周期分別設置為85%和16∶8(光∶暗),設置4個溫度(15、25、30、35 ℃)和兩種光照強度(800 lx、2000 lx),考察溫度和光照強度對伸展搖蚊繁育的影響。試驗在人工氣候箱(MMM Climacell)中開展,同一測試條件的測試容器隨機放置。將Elendt M7溶液置于培養皿中在上述環境條件下恒溫2 h后,投入不足24 h的新卵開始試驗。每種測試條件下放置3個培養皿,每皿投入1個卵串。試驗開始時每12 h在S8APO體式顯微鏡(德國Leica)下統計每個卵串的孵化情況(每個卵串中大概200—350粒卵)。待卵孵化為一齡幼蟲后,在同一時刻隨機選取100條一齡幼蟲投入盛有水—沉積物系統并已事先恒溫的燒杯中,同時對上覆水進行輕微曝氣并用紗網封口。每日喂食磨細的魚食,每3 d換一次水,每個處理設置3個重復。試驗剛開始10 d內日喂食量控制在0.25—0.5 mg/只,后期幼蟲長大后將日飼喂量增至0.5—1 mg/只。每天在體式顯微鏡底下觀察搖蚊的發育情況,記錄每種形態(卵、幼蟲、蛹、成蟲)的發育時間(發育歷期即發育時間,發育速率即發育時間的倒數),死亡數和羽化數。并將所有羽化的搖蚊取出并置于新的盛有Elendt M7溶液的燒杯中,在同一測試條件下的人工氣候箱中開始產卵,記錄雌雄成蟲的個數和死亡時間,每天將新產出的卵移至培養皿中,統計產卵歷期間、卵數及其孵化情況,以方便統計成蟲的繁殖力(所有卵的粒數/雌成蟲的個數)。

按照試驗結果剔除2個極端的溫度梯度并按照正交試驗設置2個因素,即溫度和光照強度,以此篩選出對伸展搖蚊種群繁育的最佳試驗條件。正交試驗的每個因素有2個水平,采用正交表L4(22),見表1。

表1 正交試驗中的影響因素及水平

鑒于成蟲羽化后的繁育除溫度和光照外,還可能受到空氣濕度的影響,因此在正交試驗的最佳水平下選取相應的溫度和光照條件,在上述條件的人工氣候箱中分別放入剛羽化的5對成蟲,設置4種空氣濕度(45%、65%、85%和95%),以此進一步考察濕度對成蟲繁殖力的影響。

1.4 數據處理

(1)利用SPSS 19.0(IBM,USA)對相關試驗結果進行統計分析：不同溫度相同光照條件下對伸展搖蚊的卵、幼蟲和蛹的存活率計算所得回歸方程和回歸系數進行F檢驗；對不同溫度、不同光照條件下正交試驗所得的發育歷期和搖蚊總存活率以及雌雄比的結果采用雙因素方差分析；采用單因素方差分析(one-way ANOVA)分析4種情況(25 ℃：800 lx、2000 lx；30 ℃：800 lx、2000 lx)下的伸展搖蚊雌雄比和繁殖力的變化。以上數據分析的顯著性水平均為0.05。

(2)參照相關文獻[10- 11]中的方法,計算得到相應溫度和光照條件下的種群凈增殖率(R0)、平均世代周期(T)、內稟增長率(rm)、周限增長率(λ)和種群翻倍時間(t),組建不同溫度、不同光照的伸展搖蚊實驗種群繁殖特征生命表。

2 結果

2.1 單因素試驗

表2,表3分別表示在相同光照強度(800 lx或2000 lx)下搖蚊各形態存活率和4個溫度水平(15、25、30、35 ℃)的關系。通過模擬出的溫度與搖蚊各形態的存活率的方程計算可知,在光照強度為800 lx(表2)情況下,溫度在15 ℃和35 ℃時,幼蟲和蛹的存活率均受到抑制,35 ℃條件下,所有測試組卵孵化為一齡幼蟲后即死亡；15 ℃條件下的6個測試組中,5組幼蟲停止發育,另一組幼蟲雖啟動發育,但發育速率緩慢。試驗進行到第45 d時,該組幼蟲僅發育至三齡期,所以高溫(35 ℃)和低溫(15 ℃)條件均無法維持幼蟲正常發育。幼蟲和蛹的存活率在25 ℃達到最高值,分別為92.5%和98.87%,當溫度高于25 ℃時,各存活率明顯下降。幼蟲和蛹的存活率的回歸方程的相關系數均大于0.99,顯著性差異均小于0.05,說明所得模型在15—35 ℃范圍內,搖蚊幼蟲和蛹兩種形態存活率與溫度之間均呈顯著相關。

表2 伸展搖蚊各形態存活率(Y,%)和溫度(X, ℃)的擬合模型(800 lx)

*表示差異顯著(P<0.05)

在光照強度為2000 lx(表3)情況下,15 ℃時,幼蟲的存活率高于光照強度為800 lx時,但是在25—35 ℃范圍內,卵、幼蟲和蛹的存活率均低于搖蚊暴露于800 lx光照強度下。而在2000 lx 光照下,15 ℃更適合于搖蚊卵的孵化,卵的存活率達到98.93%,幼蟲和蛹的存活率同樣在25 ℃達到最高值,且回歸方程的相關系數均大于0.99,顯著性差異均小于0.05,說明所得模型在試驗溫度范圍內,搖蚊幼蟲和蛹兩種形態存活率與溫度之間均呈顯著相關,而與暴露于800 lx光照強度下相同的是,當光照強度為2000 lx時,幼蟲期搖蚊的存活率比蛹期更易受溫度影響,這也反映了幼蟲對環境條件變化響應更加敏感的特性。

表3 伸展搖蚊各形態存活率(Y,%)和溫度(X, ℃)的擬合模型(2000 lx)

*表示差異顯著(P<0.05)

圖1 溫度和光照強度對伸展搖蚊卵的死亡率的影響 Fig.1 Effects of egg mortality of C.tentans at different temperature and light intensity

通過圖1可知,在15—35 ℃范圍內,卵都能保持較高的存活率。在15 ℃、800 lx條件下,卵死亡率最高,但也僅為5.36%。而在25 ℃時,800 lx和2000 lx光照強度下的存活率分別為99.4%和99.2%,所以在這4種溫度中25 ℃屬于存活率最高的溫度條件；而在低溫(15 ℃)和高溫(35 ℃)條件下,卵的存活率均有所下降。由此可見,在本試驗條件下,隨著溫度的升高,卵的存活率逐漸升高；當超過某一臨界溫度時,卵的存活率又逐漸下降。結合表2和表3分析可以看出,搖蚊卵的存活率與溫度變化并沒有顯著相關,所以本試驗所設置的4種溫度和兩種光強對伸展搖蚊卵的存活率影響不大。

2.2 正交試驗

由于較高和較低的溫度(15 ℃和35 ℃)條件下,幼蟲不能完成世代發育,所以為了確定在多因素條件下伸展搖蚊種群繁育的最佳條件,在單因素的基礎試驗上,剔除了兩個極端溫度后,選取適合的參數范圍,對溫度(A)、光照強度(B),采用L4(22)進行正交試驗,優化最佳條件見表4。表4中列出了不同溫度和光照組合的搖蚊存活率和發育時間的的測定結果,直觀的分析可以看出,71.43%的存活率最高,最佳試驗條件為A1B1(25 ℃,800 lx),且由于RA>RB,因此因素重要性為A>B(溫度比光照重要)。

在25 ℃條件下,卵的平均孵化時間為1—2 d,幼蟲期為26.1—26.6 d,全世代歷期為32—35 d；30 ℃時,卵的平均孵化時間縮短為1—1.3 d,幼蟲期縮短為14.7—17.2 d,全世代歷期縮短為20.4—24.5 d。且從表4上看,可知發育速率最快的最佳試驗條件為A2B2(30 ℃,2000 lx),因素重要性為A>B(溫度比光照重要)。可見,溫度和光照的增加有利于縮短發育歷期,提高發育速率。

表4 L4(22)正交試驗設計及結果

表5是對試驗數據進行雙因素方差分析的結果,從表中可以直觀的看出,2個因素對搖蚊存活率和發育速率的影響中,溫度對其的影響均大于光照(PA

所以綜上所述,極差分析(表4)和方差分析(表5)得出的結論一致,在影響搖蚊存活率和發育速率的因素中,溫度為最為重要的因素。在2種適當的條件下,伸展搖蚊能順利完成世代過程。在該溫度(25—30 ℃)范圍內,升高溫度將會可小幅度縮短搖蚊各階段(卵、幼蟲、蛹及成蟲)發育歷期,提高發育速率,但是這種影響并不顯著,而溫度能顯著影響搖蚊的存活率,因此,在2種因素條件下伸展搖蚊種群繁育的最佳條件是A1B1(25 ℃,800 lx)。

表5 L4(22)正交試驗極差分析表

*表示顯著(P<0.05)

圖2 溫度和光照強度對伸展搖蚊性別比的影響 Fig.2 Sex ratio of C.tentans at different temperature and light intensity*表示差異顯著(P<0.05)

圖2是25 ℃和30 ℃條件下溫度和光強對伸展搖蚊性別比的影響結果。800 lx時,雌雄比均接近于1。而對4種情況就雌雄比進行單因素方差分析的結果,在25 ℃、2000 lx時雌性顯著偏少(雌雄比為0.65),而在30 ℃、2000 lx試驗條件下,搖蚊的雌性顯著偏多,性別比嚴重偏離1(雌雄比為2.4)。

根據正交試驗關于雌雄比的方差分析(表6)結果,可以看出溫度和光照對于搖蚊成蟲的雌雄比影響并不顯著,但是從兩者的顯著性水平上看,溫度的重要性遠大于光照強度(P：0.430<0.735),所以,溫度對搖蚊性別比的影響遠大于光照對其的影響。結合圖2也可以看出,在相同的光照條件下,不同的溫度水平對雌雄比的影響差異極大；而在相同溫度下,兩種光照強度對雌雄比的影響遠小于前一種情況。所以,綜合圖2和表6,可知溫度和光照強度對搖蚊雌雄比均有影響,但其影響均不顯著,但溫度的影響更大,所以控制好溫度范圍對試驗結果的正確性和合理性更為重要。

表6 L4(22)正交試驗方差分析表

*表示差異顯著(P<0.05)

2.3 多因素對成蟲繁殖力的影響

兩種溫度和兩種光強對伸展搖蚊繁殖力的影響結果如表7所示。產卵歷期指羽化后開始產卵直至產卵結束所持續的時間。由結果可知,25 ℃和30 ℃條件下,產卵歷期隨溫度升高而縮短、隨光強增加而縮短。但根據4種情況的分析結果表明,僅30 ℃、2000 lx光強條件下產卵歷期顯著低于其他測試組,其他測試組之間并無顯著差異。而30 ℃時每雌產卵量略低于25 ℃時,但在本實驗條件下差異并不顯著。

表7 不同溫度和光照強度下伸展搖蚊成蟲繁殖力

*表示顯著(P<0.05)

鑒于成蟲羽化后的繁育除溫度和光照外,還可能受到空氣濕度的影響,因此圖3表明了在25 ℃、800 lx條件下的4種空氣濕度(45%、65%、85%和95%)和成蟲繁殖力的關系。如圖所示,85%和95%濕度時每雌產卵量顯著高于其他兩個濕度條件,其中85%濕度時每雌產卵量最大。所以可以初步判斷4個濕度中,85%的空氣濕度更適合于搖蚊產卵繁育。

圖3 濕度對伸展搖蚊成蟲繁殖力的影響Fig.3 Sex ratio of C.tentans at different relative humidity*表示差異顯著(P<0.05)

2.4 溫度和光照強度對實驗種群參數的影響

根據25 ℃和30 ℃不同光強條件下所觀察的種群生殖力資料,計算出種群凈增殖率(R0)、平均世代周期(T)、內稟增長率(rm)、周限增長率(λ)和種群翻倍時間(t)(表8)。結果表明,種群凈增殖率(R0)與內稟增長率(rm)表現出相似的變化趨勢,在800 lx時明顯高于2000 lx時,30 ℃、2000 lx時最小。周限增長率(λ)均大于1,表明種群在25 ℃和30 ℃不同光強條件下均作幾何級數增加。30 ℃時種群的平均時代周期明顯短于25 ℃時,30 ℃、800 lx時種群翻倍時間(t)最短。雖然30 ℃時每雌產卵量略低于25 ℃時,但30 ℃時雌性子代比例增加,說明種群通過調整雌雄比來抵御外在環境的變化。

表8 不同溫度和光照強度下伸展搖蚊的實驗種群生命表參數

3 討論

根據上面的試驗分析結果可知溫度和光強對伸展搖蚊各生命階段存活率和發育率、成蟲性別比和繁殖力均有影響,其中溫度是最主要的因素。而本試驗所設置的4種溫度和兩種光強對伸展搖蚊卵的存活率影響不大,搖蚊卵的存活率與溫度變化并沒有顯著相關,出現上述現象的原因可能是由于卵外包被的卵殼在一定程度隔絕了外界不良環境條件的影響有關[12]。25—30 ℃是確保伸展搖蚊順利完成世代發育過程的適宜溫度范圍,在此溫度范圍內升溫有助于縮短其發育歷期。25 ℃、800 lx光強可以維持伸展搖蚊雌雄比接近于1,從而確保種群穩定發展。高溫(30—35 ℃)和強光(2000 lx)是導致伸展搖蚊死亡率提高的重要原因,25 ℃、800 lx時卵、幼蟲、蛹的死亡率均最低,可以作為搖蚊種繁育的最佳條件。25—30 ℃、800—2000 lx條件未對伸展搖蚊成蟲單雌繁殖量產生顯著影響,但高溫(30 ℃)、強光(2000 lx)的綜合作用顯著縮短了成蟲產卵歷期。而對于羽化成蟲而言,85%—95%的相對濕度可以保證較高的產卵水平。

種群參數的變化是種群動態的重要體現,而生命表則是獲取種群參數的重要工具。根據不同溫度和光強條件下伸展搖蚊實驗種群生命表的研究結果,800 lx光強、25—30 ℃時實驗種群均維持較高的凈增殖率(44.26—56.16),且在此范圍內升溫可將平均時代周期從29.58 d縮短至19.65 d,并由此導致內稟增長率由0.136升高至0.193.這說明伸展搖蚊在高溫下采取了縮短壽命的生態對策,從而抵消了高溫下生殖力降低的不利影響。在此條件下,伸展搖蚊種群數量每日增長1.145—1.213倍,并在3.59—5.10 d實現種群翻倍。

綜合考慮溫度和光強對伸展搖蚊各生命階段存活率和發育速率、成蟲性別比和繁殖力以及種群動態的影響,800 lx光強、25—30 ℃是保證搖蚊維持良好生命活力、順利完成繁殖發育過程并維持穩定種群動態的適宜環境條件。為了保證羽化成蟲較高的產卵水平,還應維持85%—95%的相對濕度。值得注意的是,本研究也證實伸展搖蚊幼蟲是對外界脅迫響應最為敏感的生命階段。因此保持適宜環境條件確保其存活率、發育率的基礎上采用幼蟲作為伸展搖蚊急性毒性測試的材料是比較合適的。本研究所得到的溫度、光強及濕度對伸展搖蚊生長繁育的影響規律與前人所得到的環境條件對其他搖蚊種(Chironomusriparius、Chironomuskiiensis、Chironomusdorsalis)的影響規律相似,但最適宜的繁育條件參數有所不同[1,13- 16]。

4 結論

以我國廣布搖蚊種——伸展搖蚊為研究對象,本研究重點考察了溫度、光強對各生命階段存活率和發育速率、成蟲性別比和繁殖力以及種群動態的綜合影響,結果表明：

(1)在相同的光強(800 lx或2000 lx)條件下,15—35 ℃溫度范圍內,搖蚊幼蟲和蛹兩種形態存活率與溫度之間均呈顯著相關,而幼蟲期搖蚊的存活率比蛹期更易受溫度影響,這也反映了幼蟲對環境條件變化響應更加敏感的特性。但是在試驗條件范圍內,溫度的變化對伸展搖蚊卵的存活率影響不大,卵的存活率與溫度變化并沒有顯著的相關性。且15 ℃和35 ℃兩個極端溫度不適合搖蚊的生存和繁育。

(2)通過雙因素作用下搖蚊存活率和發育速率的分析,我們得出溫度的重要性遠大于光照強度,伸展搖蚊種群繁育的最佳條件是25 ℃,800 lx的結論。且溫度和光照對于搖蚊成蟲的雌雄比影響并不顯著,而在最佳條件下(25 ℃,800 lx),搖蚊的雌雄比為1.05,更接近于1。

(3)800 lx光強、25—30 ℃是保證伸展搖蚊維持良好生命活力、順利完成繁殖發育過程,而85%—95%的相對濕度是保證羽化成蟲較高的產卵水平的必要條件。

(4)伸展搖蚊幼蟲是對外界脅迫響應最為敏感的生命階段。在保持適宜環境條件確保其存活率、發育率的基礎上采用幼蟲作為伸展搖蚊急性毒性測試的材料是比較合適的。

[1] 方俊峰, 雷曉玲, 曹天洪, 宗祖勝. 環境因子對搖蚊幼蟲存活的影響及殺滅試驗研究. 凈水技術, 2007, 26(1): 1- 3.

[2] 王雪龍. 搖蚊幼蟲種類鑒定、齡期劃分及各蟲態發育歷期的研究[D]. 上海: 上海海洋大學, 2015.

[3] Wu F C, Meng W, Zhao X L, Li H X, Zhang R Q, Cao Y J, Liao H Q. China embarking on development of its own national water quality criteria system. Environmental Science & Technology, 2010, 44(21): 7992- 7993.

[4] Organisation for Economic Co-operation and Development. Guidelines for the Testing of Chemicals. Test No. 218: Sediment-Water Chironomid Toxicity Using Spiked Sediment. Paris: OECD, 2004.

[5] Organisation for Economic Co-operation and Development. Guidelines for the Testing of Chemicals. Test No. 219: Sediment-Water Chironomid Toxicity Using Spiked Water. Paris: OECD, 2004.

[6] Organisation for Economic Co-operation and Development. Guidelines for the Testing of Chemicals. Test No. 233: Sediment-Water Chironomid Life-Cycle Toxicity Test Using Spiked Water or Spiked Sediment. Paris: OECD, 2010.

[7] United States Environmental Protection Agency. Using toxicity tests in ecological risk assessment. Intermittent Bulletin. EPA, 1994.

[8] OECD. Guidance Document for Aquatic Effects Assessment. OECD Environment Monographs No. 92. Paris: OCED, 1995.

[9] 姜永偉. 中國搖蚊屬系統學研究[D]. 天津: 南開大學, 2011.

[10] 吳坤君, 陳玉平, 李明輝. 溫度對棉鈴蟲實驗種群生長的影響. 昆蟲學報, 1980, 23(4): 358- 368.

[11] 孫興濱. 搖蚊幼蟲生態學特征及其在水處理過程中去除技術研究[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工業大學, 2006.

[12] Wang W B, Leopold R A, Nelson D R, Freeman T P. Cryopreservation ofMuscadomestica(Diptera: Muscidae) embryos. Cryobiology, 2000, 41(2): 153- 166.

[13] Park K, Kwak I S. The effect of temperature gradients on endocrine signaling and antioxidant gene expression duringChironomusripariusdevelopment. Science of the Total Environment, 2014, 470- 471: 1003- 1011.

[14] 方海平, 陳再忠. 光照誘導對搖蚊產卵的影響. 江蘇農業科學, 2013, 41(10): 327- 330.

[15] Sun X B, Lu Y, Sun L, Cui F Y. Effect of temperature on laboratory population ofChironomuskiiensis. Journal of Harbin University of Commerce: Natural Sciences Edition, 2013, 29(3): 292- 297.

[16] 孫興濱, 王樹濤, 崔福義. 二氧化氯對水源水中搖蚊幼蟲滅活效果的研究. 中國環境科學, 2009, 29(6): 617- 621.

EffectsofenvironmentalconditionsonthereproductionanddevelopmentofChironomustentans(Diptera)

WANG Lei, ZHANG Yiting, ZHANG Shengxin, FAN Deling, WANG Zhen, SHI Lili, LIU Jining*

NanjingInstituteofEnvironmentalSciences,MinistryofEnvironmentalProtection,Nanjing210042,China

The comprehensive influence of survival rate, growth rate of each life stage, adult sex ratio and fertility, and population dynamics of the experimental populations ofChironomustentanswere observed under different conditions of temperature and light intensity. Under the condition of different temperatures and same light intensities, the regression equation and regression coefficient of the survival rates of the eggs, larvae, and pupae ofC.tentanswere tested byF-test. The results showed that the survival rates of the larvae and pupae ofC.tentanswere significantly correlated with temperature, and the survival rate of larval stage was more likely to be affected by temperature than that of the pupal stage. However, the changes in temperature showed no significant effect on the survival rate of eggs. Two extreme temperatures (15 and 35 ℃) were not found suitable for the survival ofC.tentans. Secondly, through two combined factors (two temperatures: 15 and 30 ℃ and two light intensities: 800 and 2000 lx) of orthogonal experiments, we concluded that the best breeding conditions ofC.tentanswere 25 ℃ and 800 lx. Moreover, these two factors showed no significant influence on the female male ratio ofC.tentans. However, the influence of temperature on the three aspects (survival rate, growth rate, and female male ratio) was greater than that of light intensity. At last, we performed the single factor analysis of variance of the results of adult fecundity under different conditions (two temperatures: 15 and 30 ℃; two light intensities: 800 and 2000 lx; and four relative humidity levels: 45%, 65%, 85%, and 95%). The results showed thatC.tentanscan accomplish complete reproductive development under the conditions of 25—30 ℃ and 800 lx. Additionally, a relative humidity between 85% and 95% was another necessary condition to guarantee high oviposition rate. Furthermore, the life tables of the experimental population ofC.tentansat two temperatures (25 and 30 ℃) and two light intensities (800 and 2000 lx) were established in our laboratory. The net reproductive rate (R0) and intrinsic rate of natural increase (rm) reached high levels under the conditions of 25—30 ℃ and 800 lx. To sum up, the conditions of 25 ℃, 800 lx, and 85% relative humidity were found to be optimal forC.tentansbreeding. These results laid the foundation for establishing the standard conditions for the indoor breeding ofC.tentans, corresponding population development rule, and toxicity testing method of localChironomusspecies.

Chironomustentans; temperature; light intensity；reproduction and development; population dynamics

江蘇省青年自然科學基金項目(BK20151100)

2016- 08- 10; < class="emphasis_bold">網絡出版日期

日期:2017- 07- 11

*通訊作者Corresponding author.E-mail: ljn@nies.org

10.5846/stxb201608101639

王蕾,張怡婷,張圣新,范德玲,汪貞,石利利,劉濟寧.環境條件對伸展搖蚊實驗種群繁育的影響.生態學報,2017,37(21):7152- 7160.

Wang L, Zhang Y T, Zhang S X, Fan D L, Wang Z, Shi L L, Liu J N.Effects of environmental conditions on the reproduction and development ofChironomustentans(Diptera).Acta Ecologica Sinica,2017,37(21):7152- 7160.