热浪类型与频率改变麦蚜多代生态响应的不对称效应

本研究针对气候变化背景下热浪事件频发对昆虫多代适应的影响机制，通过模拟34°C/180 min、36°C/30 min和38°C/10 min三种热浪类型及1/3/5天的暴露频率，系统揭示了麦长管蚜(Sitobion avenae)母代与子代生命史性状的差异化响应。研究发现母代在低频(1天)暴露时，温和持续型热浪(34°C)对繁殖力与寿命抑制最强；而子代种群参数在母代中频(3天)暴露时受损最严重，表明热胁迫效应存在代际传递的非线性特征。该成果为预测气候变化下害虫种群动态提供了关键理论依据。

　　

随着全球气候变暖加剧，极端高温事件频次和强度显著上升，这对变温动物尤其是农业害虫的生态适应性提出了严峻挑战。麦长管蚜(Sitobion avenae)作为全球性小麦害虫，其种群波动直接影响粮食安全。然而，现有研究多关注单一世代对恒温的响应，忽视了自然界中昆虫遭遇的间歇性热浪及其多代效应这一关键科学问题。更复杂的是，昆虫会通过行为调节（如主动避热）应对高温胁迫，但不同热浪特征（温度-时长组合）引发的行为响应差异如何影响多代适应，仍是未解之谜。

吕梁学院生物与食品工程系联合山西农业大学植物保护学院的研究团队在《Scientific Reports》发表的重要研究，创新性地将昆虫行为热调节响应时间（34°C需180.6分钟、36°C需30.6分钟、38°C仅需10.1分钟）转化为三种热浪类型参数，通过全因子实验设计（3类型×3频率+对照），首次揭示了热浪特征与麦蚜多代表型的非线性关系。研究发现母代在低频暴露时，温和持续型热浪（34°C/180 min）导致最大繁殖代价（单日产卵量降至2.3头，较对照11.0头降低79%），而短时剧烈型（38°C/10 min）影响最小；但随暴露频次增加，不同类型热浪效应趋同。令人意外的是，子代在母代中频（3天）暴露时表现最差，其若虫存活率较对照下降60个百分点（20% vs 80%），种群内禀增长率（r）显著降低，表明"母代中等频次热暴露"可能触发跨代适应阈值。

研究采用三项关键技术：1）基于野外温度监测（山西临汾5月极端高温38°C）设计生态相关热浪参数；2）通过垂直蜂窝板装置量化蚜虫自主避热行为时间阈值；3）应用生命表分析法（bootstrap重估95%CI）计算净生殖率（R₀）、世代周期（G）等种群参数。

母代响应特征

低频（1天）暴露时，34°C/180 min处理组母代寿命（3.5天）和繁殖力（2.3头）受损最严重（P<0.05），这与代谢速率加速导致的营养储备快速消耗有关。而38°C/10 min因触发快速避热行为，影响较小。但高频（5天）暴露使不同类型热浪效应差异消失，说明持续胁迫可能耗尽生理缓冲能力。

子代表型变异

母代34°C/180 min暴露的子代反而表现最佳，其R₀值显著高于其他处理（P<0.05），研究者认为这与"模块化变态"（metamorphic modularity）的补偿机制有关。最值得注意的是，母代3天频次暴露产生"跨代适应盲区"——36°C/30 min处理组的子代发育期延长至10.3天（对照8.7天），若虫存活率骤降至20%，揭示中等频次热浪可能破坏母代资源分配平衡。

种群参数启示

通过计算R₀、r等参数发现，母代高频（5天）暴露虽导致个体死亡率上升，但幸存者子代的种群恢复力反而优于中频组，符合"选择筛"理论。38°C/10 min处理组在3天频次时子代r值最低，表明短期高温脉冲的累积效应可能比持续温和高温更具生态风险。

这项研究颠覆了传统"热浪强度-危害程度"线性认知，提出"热浪特征-代际响应曲线"的非线性模型。其现实意义在于：1）为建立"三日连续34°C"的麦蚜爆发预警阈值提供理论依据；2）揭示农业害虫可能通过代际资源再分配缓冲气候变化压力，这对预测长期种群动态至关重要；3）首次将昆虫行为热调节时间参数纳入生态模型，为后续研究提供方法论范式。该成果提示，未来气候生态学研究需同时考量热浪类型、频率与多代效应三重维度，才能准确评估生物多样性变化趋势。