城市水生昆虫的多样性及其综合利用

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摘要：摘要 基于现代城市昆虫学的学科理念，从补充和完善城市昆虫学的角度，提出了城市水生昆虫的概念，分析了城市化进程对水生昆虫多样性的影响，并重点阐述了水生昆虫的价值和综合利用途径，包括环境保护、水生害虫、生物控制、食用药用、观赏旅游、文化科普、仿

　　摘要 基于“现代城市昆虫学”的学科理念，从补充和完善“城市昆虫学”的角度，提出了“城市水生昆虫”的概念，分析了城市化进程对水生昆虫多样性的影响，并重点阐述了水生昆虫的价值和综合利用途径，包括环境保护、水生害虫、生物控制、食用药用、观赏旅游、文化科普、仿生研究、渔业资源等。

　　关键词 城市;水生昆虫;多样性;综合利用

　　對城市昆虫群落的研究是城市生态系统研究中不可缺少的部分，人们应及时掌握城市昆虫群落结构及其发生发展规律，这样才可以为生产、科研等工作提供基础材料，为城市的建设与保护提供可靠的理论依据。城市昆虫是指在人居环境内发生危害、发育繁殖的一类昆虫。生活在城市生态系统中的昆虫，也可以在广义上理解为在城市或市郊生活、栖息的昆虫[1]。城市昆虫学是研究城市环境中有害昆虫的种类、习性、发生规律及治理措施的一门学科[2]，但传统的城市昆虫学研究主要涉及储藏物害虫、城市园林花卉害虫、卫生害虫、为害建筑的白蚁类害虫和为害仓库、图书、干药材的仓库类害虫等[1，3]，基本没有涉及水生昆虫。水生昆虫与城市及城市化进程息息相关，在城市化进程中发挥着越来越大的作用，尤其是在当今更加重视水环境生态治理的社会背景下，水生昆虫的研究更应引起人们足够的重视。近几十年来，随着城市化进程的急剧推进，我国的城市昆虫学内涵和研究内容都应不断扩展和丰富。

　　笔者基于“现代城市昆虫学”的学科理念，从补充和完善“城市昆虫学”的角度，提出“城市水生昆虫”的概念，分析了城市化进程对水生昆虫多样性的影响，并重点阐述了水生昆虫的价值和综合利用途径。

　　1 水生昆虫和城市水生昆虫

　　水生昆虫(aquatic insects)是指一类某个或多个发育阶段必须在水中或与水体有关的环境中完成的昆虫[4-6]。其中，喜欢生活在与水体有关的环境中、偶尔落入或钻入水中，能短期在水中或水面生活的昆虫可称为“半水生昆虫(semiaquatic insects)”[7]。需要注意的是，有些昆虫虽然生活在岸边，但只在干沙岸或潮水冲击不到的地方栖息，故不属于半水生昆虫[8-9]。

　　一般意义上的“水生昆虫”是指淡水水域的水生昆虫，几乎在任何类型的淡水水体中都能找到水生昆虫[9]。水生昆虫主要包括蜉蝣目(Ephemeroptera)、蜻蜓目(Odonata)、襀翅目(Plecoptera)、毛翅目(Trichoptera)、广翅目(Megaloptera)、半翅目(Heteroptera)、脉翅目(Neuroptera)、鳞翅目(Lepidoptera)、鞘翅目(Coleoptera)、双翅目(Diptera)、膜翅目(Hymenoptera)、直翅目(Orthoptera)、长翅目(Nannochorlstidae)等13个目[4-6，8-11]。

　　上述水生昆虫又分为“真正水生或全水生”和“半水生”两大类。严格意义上的全水生昆虫是指昆虫在整个生活史中的各虫期全部生活于水中，主要有半翅目的蝎蝽科(Nepidae)、划蝽科(Corixidae)、仰蝽科(Notonectidae)、负子蝽科(Belostomatidae)、黾蝽科(Gerridae)以及鞘翅目中的龙虱科(Dytiscidae)、沼梭科(Haliplidae)、水龟甲科(Hydrophilidae)和豉甲科(Gyrinidae)等。广义上讲，幼虫期为水生但成虫期为陆生的种类，也可称之为全水生昆虫。这些种类较多，比如一个目中几乎全部幼虫期均为水生的蜉蝣目、蜻蜓目、襀翅目、广翅目、毛翅目等;还有一个目中部分为半水生的类群，如脉翅目的水蛉科(Sisyridae)和溪蛉科(Osmylidae);双翅目中很多科的幼虫以及半翅目和鞘翅目中一些种类[4-6，8-11]。通常所谓的“半水生昆虫”主要是指那些喜在水面和水边以及十分潮湿环境中生活的昆虫，如直翅目的部分种类昆虫(蚱和蚤蝼等)[7]。

　　按照水生昆虫在水体中的栖息位置，又可分为漂浮型(如黾蝽、尺蝽、豉甲等)、自游型(如龙虱、水龟虫、划蝽等)、底栖型(包括爬行、匍匐、附着、穴居在水域底部石块间的爬沙虫、蜉蝣、石蝇、石蛾、扁泥甲等，或攀缘在水生维管束植物上的蜻蜓、蚊虫等)等类型[8]。

　　2 城市化进程对水生昆虫多样性的影响

　　现代城市中有各种各样的水域环境，小到家庭或工厂的污水、积水，中到湿地[12]和池塘，大到小溪沟、大河流等，在这些环境中生存的水生或半水生昆虫，统称为“城市水生昆虫”或“城市水域环境昆虫”，包括河流昆虫、池塘昆虫、湿地昆虫、污水昆虫、水域观赏科普昆虫等。

　　城市化主要对昆虫的丰富度、空间分布、灭绝、食性及生态系统服务功能5个方面产生影响，城市地区昆虫种群数量的下降主要与城市化带来的环境污染(如大气污染、水体污染、光污染及热污染)、生境破碎化、道路硬化、人工建筑增加和入侵物种引入有关。目前城市绝大多数河段及周边水域都受到不同程度的污染，这大大降低了水生昆虫的存活力，甚至导致部分水生昆虫的灭绝[13-15]。道路对昆虫的影响主要表现在人为干扰、道路硬化、绿化带建设等对昆虫生境和行为的改变[1]。很多水生昆虫需要上岸在土中化蛹，这些硬化的道路等都极大地影响了水生昆虫整个生活史的完成。

　　受城市化的影响，现代城市中的水域环境与自然界的水体发生了变化，因此现代城市及其水域环境必然也会对水生昆虫的多样性和生存造成影响。城镇化强度的提高使城镇溪流表现出高氮、磷营养盐水平、物理生境退化、敏感底栖动物物种消失、耐污物种个体数量急剧上升等城镇溪流退化的共性现象[16]。

　　城镇区域内常发性的洪水冲刷溪流堤岸及河床，造成溪流堤岸侵蚀，河道内沉积物增加，从而改变河道形态和适宜水生生物生活的生境;溪沟的渠道化、水电站或水利灌溉大坝建设、围湖造田、引种不慎、河岸植被人为退化及各种生产生活的污染，都严重影响了水生昆虫的多样性;暴雨还会使城市中娱乐场所和公园等土壤中的氮磷营养盐以及商业和工业场地内的有毒化学物质流进溪流;另外，城市水域环境还直接受到生活污水和工业废水污染、城镇化发展产生的重金属污染物和水体中可溶解性磷的增多甚至酸雨等诸多因素的影响[16-17]。

　　随着城市溪流水文变化的加剧以及生境和水质的不断退化，包括水生昆虫在内的城市溪流生物丰富度下降、敏感物种消失和耐污种密度急剧增加。城市水体普遍受到污染，尤其是重金属污染和富营养化问题十分突出。水体的有机污染改变了水生昆虫摄食功能的组成，最终导致摄食功能群的分布非常不均匀。幼虫的生长除了受到水体底质的影响，还受溪流两岸营养物质的影响。下水道的不足和人工池塘的建立，为水生昆虫(如蠓、蚊等)创造了新的栖境[16]。农业面源水污染对水生昆虫也产生了重大影响[18]。

　　水库建设对区域生态环境的影响主要表现在对周边生存的动植物生存环境的影响和泛洪区环境的影响：水库的修建使得水库所在地生物的栖息地被破坏，使得这些生物被迫重新寻找新的栖息地;水库的修建为浮游生物的生存提供了适宜条件，浮游生物数量剧增，微型无脊椎动物的数量急剧减少。水库的修建使得泛洪区地表景观被破坏，生物物种的多样性发生改变[19]。

　　同时，由于很多水生昆虫的成虫阶段在陆地生活并且具有很强的趋光性，所以在城市化的进程中水域环境和城市灯光污染都会对水生昆虫的求偶、交配和产卵行为产生影响，如广翅目、毛翅目、鳞翅目、大蚊科、蚋科、食蚜蝇科、胡蜂总科和负子蝽科等昆虫[20];另外，水生萤火虫成虫靠发光求偶、交配繁殖，城市灯光污染还会影响萤火虫的生存，并降低其幼虫的存活能力[21]。

　　3 水生昆虫的开发利用价值

　　水生昆虫尽管数量不多，但具有重要而特殊的生物学和生态学意义以及开发利用价值。

　　3.1 環境保护

　　水生昆虫(一般是幼虫或稚虫)的生长、繁殖、种类分布和群落结构受水体质量的直接或间接影响，同时具有诸多优点，因而在水质生物评价中得到了广泛应用[22]。根据昆虫耐受性和敏感性的差异，用于水质监测的水生昆虫有蜉蝣目、襀翅目和毛翅目，这是分布广泛、对水质敏感、应用最多的三大类群;另外，在各种不同的水域中曾先后有人研究过鞘翅目、半翅目、双翅目、鳞翅目、蜻蜓目、广翅目、脉翅目等10多个目100多种水生昆虫，原则上都可以用于水质监测[22-24]。此外，水生昆虫还可用作杀虫剂反应模型以及污染物的相对耐性测定(如重金属、有机物富集等)[8，25]。

　　除了能监测水质外，还有些水生昆虫能净化水质，如腐食性的水龟甲(牙甲)在国外俗称“水中清道夫”，在生态系统中能起到净化、分解或还原作用[9]。此外，还有广翅目幼虫和一些水生萤火虫幼虫也能取食水中的腐败动物尸体，从而促进水中腐败物的清理和水质的改善。部分水生昆虫以藻类、细菌及动植物碎屑等为食，因而在加速水体中有机物的物质循环和消除有机物富营养污染方面具有显著作用[7]。蝇蛆、黑水虻等昆虫的幼虫都因为喜湿而成为处理餐厨垃圾和污水甚至粪便等很好的生物环保材料[26]。

　　此外，水生昆虫作为其他动物的食物源，在湿地和水生环境中的食物链中起着重要的作用。许多鱼类、两栖类、鸟类等取食水生昆虫，水生昆虫对这些动物的生存至关重要[8]。

　　3.2 水生害虫

　　许多水生双翅目昆虫是重要的疾病媒介，因此水生昆虫与医学昆虫学和寄生虫学有密切关系[8]。

　　许多人类和家畜的主要害虫是水生昆虫。有些种类花费了人类大量的人力和物力，如疟疾、脑炎、黄热病等的传播与水生昆虫有关，它们是重要的媒介，此外还有大量的水生昆虫被认为是直接或间接的害虫(如蚊子、蠓等)，它们的陆栖成虫叮人吸血，引起疼痛，有时引起过敏反应，大量的这类害虫可以造成一个区域不能定居、娱乐，或者导致家畜产量下降[7-8，27]。

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