夜间人造光（ALAN）通过影响幼虫生长调控海绵蛾（Lymantria dispar dispar）种群动态：光谱特异性效应的实验研究

本研究系统探讨了不同色温LED光源（3700?K与2200?K）对海绵蛾幼虫发育的影响。结果表明，尽管ALAN未显著改变存活率与化蛹过程，但3700?K冷白光显著提升八龄幼虫体重，暗示光谱特异性光照可能通过调控生长节律影响种群适合度。该研究为夜间光照污染（ALAN）对农林害虫生态进化的干扰机制提供了关键实验证据。

　　

引言

夜间人造光（Artificial Light at Night, ALAN）作为21世纪快速增长的环境污染物，对夜行性昆虫的节律同步、觅食行为和繁殖能力已产生显著影响。然而，关于ALAN对昆虫幼体阶段（如幼虫和蛹）发育影响的研究仍存在重要空白。海绵蛾（Lymantria dispar dispar）作为北美及欧洲地区重要的林业入侵害虫，其幼虫期发育特性使其成为研究ALAN影响的理想模型。本研究通过控制实验，探究不同LED街灯光谱（中性白光3700?K与琥珀光2200?K）对海绵蛾幼虫生长、化蛹及存活的影响。

研究方法

实验设计与光处理系统

实验在两组气候室中进行，恒定温度26°C、相对湿度70%。设置三种夜间光照处理：中性白光LED（3700?K）、琥珀光LED（2200?K）及全暗对照。光照强度统一为400?lx，模拟极端街灯照明环境。日间所有处理均接受15小时模拟日光（SANlight FLEX II-25 LED），夜间处理组则持续接受9小时特定光谱ALAN照射。

幼虫饲养与数据采集

实验使用来自德国慕尼黑实验室种群的海绵蛾卵块，孵化后至二龄幼虫阶段，随机分配至各处理组（每组100头个体）。幼虫单独饲养于容器中，以人工饲料喂养，每周更换饲料并随机调整容器位置以消除空间偏差。自二龄起，每48小时测量一次体重，直至化蛹。记录指标包括体重变化、化蛹时间、蛹重、蛹期持续时间及死亡率。

统计分析

采用R语言进行线性混合效应模型（LMM）分析体重数据，以处理组、龄期及其交互项为固定效应，个体作为随机效应。化?参数（蛹重、发育时间等）使用线性模型（LM）分析。存活分析采用Cox比例风险模型，并绘制Kaplan–Meier生存曲线。

研究结果

幼虫存活率无显著差异

在整个112天的实验周期中，各处理组间幼虫死亡率无统计学差异（χ²＝2.10，p＝0.35）。3700?K组、2200?K组和暗对照组的化蛹存活率分别为25%、37%和28%，表明ALAN未对海绵蛾幼虫生存构成显著威胁。

体重增长呈现光谱特异性效应

尽管多数龄期体重无显著组间差异，但在第八龄期，3700?K处理组幼虫体重（442?mg）显著高于2200?K组（287?mg）（t(479)＝2.54，p＝0.03），且较暗对照组呈现升高趋势。整体上，3700?K光照射下所有幼虫阶段均表现出更高的体重增益倾向。

化蛹过程未受ALAN影响

各处理组在化蛹比例、化蛹时间、蛹重及蛹期持续时间上均无显著差异。尽管3700?K组化蛹启动稍迟，整体发育时序仍保持一致。蛹重虽在ALAN组略有升高（3700?K组228?mg，2200?K组198?mg），但未达到统计显著性。

讨论

本研究首次揭示ALAN对海绵蛾幼虫生长具有光谱特异性促进作用，3700?K冷白光显著提升末龄幼虫体重，这与以往多数研究报告中ALAN抑制生长的结论相反。这种反常结果可能与光谱与日间照明的相似性有关：3700?K光更接近日间光谱，可能导致幼虫无法区分昼夜，从而延长进食活动。相反，2200?K琥珀光因光谱差异较大，更好地维持了昼夜节律，使幼虫行为更接近暗对照组。

尽管体重增加未加速化蛹进程，但其生态意义仍不容忽视。作为典型资本繁殖者（capital breeder），海绵蛾成虫期不取食，幼虫期积累的能量直接决定其繁殖输出。更大的幼虫体重可能提升雌虫产卵量及雄虫飞行能力，从而在ALAN污染环境下潜在增强种群增长动力。

本研究也存在一定局限，如未进行性别特异性分析，且实验光照强度（400?lx）高于典型街灯环境。未来研究需在更接近自然的光照条件下验证上述效应，并结合野外种群及行为观测，进一步揭示ALAN通过何种机制影响昆虫发育策略。

结论与展望

本研究强调ALAN对昆虫幼虫发育的影响具有光谱依赖性和物种特异性，不能简单概括为抑制或促进。3700?KLED光照可通过提升幼虫体重潜在影响海绵蛾的种群动态，这对农林害虫管理及夜间光照污染治理政策的制定具有重要启示。在全球光污染持续加剧的背景下，深入揭示ALAN对昆虫个体发育及种群生态的多元影响，已成为生态学与保护生物学领域的紧迫课题。