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萤火虫泛指鞘翅目萤科(Coleoptera:Lampyridae)昆虫,全世界已记录2,000多种,而水生萤火虫是萤火虫种类中稀少的一类,目前仅记录7种。雷氏黄萤是在武汉发现的一新种水生萤火虫,幼虫主要生活在水底,属底栖类水生昆虫,而条背萤幼虫主要漂浮在水面,通过游泳活动,属浮游类水生昆虫。两种水生萤火虫主要生活在清澈、干净的、水流缓慢且浅的湖泊、小溪或稻田中,以多种小型螺类为食,是有害螺类的生物天敌。同时幼虫对水质的要求较高,可作为一种水质监测昆虫。由于城市化进程的加快,以及人类对自然环境的破坏,致使对环境污染敏感的两种水生萤火虫分布范围逐步缩小。本文研究这两种水生萤火虫幼虫呼吸系统构造及呼吸行为的差别,利用雷氏黄萤的呼吸行为特性研究适合雷氏黄萤幼虫饲养的水环境参数,为室内规模化饲养条件提供参考依据,同时研究雷氏黄萤幼虫对不同水质的呼吸行为反应,为利用其呼吸行为指标监测水质奠定基础。总而言之是为雷氏黄萤的人工“复育”和利用提供参考依据。
通过显微解剖,结合透射电镜和扫描电镜,观察比较了条背萤Luciola substriata(鞘翅目Coleoptera:萤科Lampyridae)幼虫两个不同龄期呼吸系统的差异。1-2龄幼虫的呼吸系统中只有气管无气囊,3-6龄幼虫的呼吸系统中气管和气囊并存。1-2龄幼虫的尾气门和3-6龄幼虫的腹部侧气门及尾气门结构没有差异。透射电镜观察发现条背萤1-2龄幼虫体壁上的毛状物为气管鳃。
研究了雷氏黄萤Luciola leii(鞘翅目Coleoptera:萤科Lampyridae)幼虫的呼吸系统及其呼吸行为。雷氏黄萤幼虫的呼吸系统中只有气管无气囊。前胸、中胸和后胸均分布有气门,无气管鳃,腹部1-8节分布有气门和气管鳃,气门腔基部和气管鳃基部相连,呈“√”状,气管鳃内气管与气门气管相连通。
通过观察和室内实验发现,雷氏黄萤和条背萤幼虫将气门伸出水面都与呼吸相关。雷氏黄萤幼虫的呼吸行为分为3种:利用胸部气门呼吸、腹部气门呼吸和气管鳃呼吸,其中以腹部气门呼吸为主。腹部气门呼吸可分为5种方式,其中呼吸时间最长的可达8 h-12 h。条背萤幼虫在仰泳的过程中,利用惯性可将具气门的腹节暴露于空气中,即游泳行为与呼吸行为同时发生。条背萤1-2龄幼虫体壁上布满气管鳃,主要营气管鳃呼吸,也可停留在水生植物叶片下方,将尾气门从叶片边缘伸出暴露于空气中,但它一般不会爬出水面将整个体躯暴露于空气中。3-6龄幼虫无气管鳃,只有腹气门,且气门外无疏水性绒毛。在仰泳过程中可利用惯性通过7个步骤将具气门的各腹节定期地暴露于空气中。除此之外,3-6龄幼虫还可爬至水生植物叶片上面,将整个体躯暴露于空气中。
研究了水温、水深度及饲养密度对雷氏黄萤幼虫呼吸行为的影响。结果表明,水温可导致幼虫爬出水面呼吸时间最长可达8.83±1.34 h,呼吸频率(FR)最高达2.3次/h,两次呼吸间隔时间(SI)最小为0.53±0.27 h。5-70 cm的水深均不会导致1-6龄幼虫死亡,且不影响幼虫的呼吸行为。不同饲养密度对幼虫呼吸行为的影响较大,最有利于幼虫呼吸的饲养密度约为1-3头/64.8cm3。
选择武汉城区4种不同水质,研究其对雷氏黄萤幼虫呼吸行为的影响。探讨利用雷氏黄萤幼虫的呼吸指标作为监测多污染源混合废水水质的可行性。研究结果表明,Ⅲ类(东湖)、Ⅳ类(汤逊湖)、Ⅴ类(野芷湖)和劣Ⅴ类(南湖)四类水质与对照(CK)相比较,对雷氏黄萤幼虫昼夜的呼吸行为均有影响。雷氏黄萤幼虫刚接触Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类和劣Ⅴ类水质均有明显反应,以劣Ⅴ类水质影响最大,达到显著水平。在劣Ⅴ类水质条件下,雷氏黄萤幼虫呼吸频率达14±4.2次/h,呼吸间隔时间达0.53±0.3 h,呼吸持续时间达6.88±1.6 h,其呼吸持续时间和呼吸频率(FR)均高于Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类水质,呼吸间隔时间(SI)均低于Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类水质。结果显示雷氏黄萤幼虫的昼夜呼吸行为、呼吸持续时间、呼吸频率(FR)、呼吸间隔时间(SI)可作为多污染源混合废水水质的敏感生物学监测指标。