Arthropods and ultraviolet radiation: Survival, growth and development

IF 2 3区农林科学 Q2 ENTOMOLOGY

Ecological Entomology Pub Date : 2024-02-16 DOI:10.1111/een.13318

Paul Holford, Sabina Parajuli, George Andrew Charles Beattie, Yijing Cen

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节肢动物与紫外线辐射：生存、生长和发育

引言最近，紫外线辐射（UVR）因其对生物体的影响（Mackie，2000 年）以及紫外线辐射与气候和土地利用变化的相互作用而受到关注，这些变化可能会影响农业和粮食安全（Bornman 等，2019 年）。紫外线光谱可分为 UV-A、UV-B 和 UV-C，国际照明委员会将 315 至 380-400 纳米波段定为 UV-A，280-315 纳米波段定为 UV-B，100-280 纳米波段定为 UV-C（CIE，1987、1999a、1999b）。太阳发出的大部分（90%-99%）紫外线-A 能到达地球表面，而紫外线-B 的 90%-99% 则被吸收或散射（Pastila & Leszczynski, 2007）；紫外线-B 对每个光子的伤害更大（Williamson 等人，2019 年）。紫外线-C 会被大气完全吸收（Matts，2006 年）。在《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》成功实施之前，由于各种人为活动释放的物质，大气中的臭氧浓度一直在下降（Bais 等人，2019 年；Barnes 等人，2019 年；Fahey & Hegglin, 2010 年；Mäder 等人，2010 年）。臭氧的减少导致紫外线辐射量随之增加，尤其是紫外线-B（Bais 等人，2019 年；Fahey & Hegglin，2010 年）。自《议定书》实施以来，到达地球表面的紫外线辐射已经下降（Williamson 等人，2014 年）。然而，某些气候变化模型预测 21 世纪下半叶紫外线辐射率会再次上升（Bais 等人，2019 年；Williamson 等人，2014 年）。就人类健康而言，积极影响包括合成原维生素 D3（Holick，1995 年），还可能通过减少季节性情感障碍和抑郁症状而产生心理益处（MacKie，2000 年）；紫外线-B 被用于治疗各种疾病（Vangipuram & Feldman，2016 年）。然而，当人体长时间暴露在阳光下时，可能会出现晒伤、皮肤过敏（Maverakis 等人，2010 年）和癌症（Narayanan 等人，2010 年）。例如，在水生生态系统中，紫外线辐射会增加初级生产的光抑制（Neale 等人，2014 年；Neale & Thomas，2017 年），并对水生生物群的繁殖、发育、生长、行为和新陈代谢产生亚致死的不利影响（Bancroft 等人，2007 年；Llabrés 等人，2013 年；Peng 等人，2017 年）。与这些负面影响相反，暴露于紫外线辐射也会对一些生物产生积极影响，损害对紫外线辐射耐受性较差的捕食者（Lindholm 等人，2016 年；Williamson 等人，1999 年）、竞争者（Häder 等人，2015 年；Tucker & Williamson, 2014 年）和病原体（Overholt 等人，2012 年）、鉴于紫外线辐射在细胞、生物体和生态系统层面的重大影响，我们回顾了不同类型的紫外线辐射对昆虫、鞘翅目昆虫和螨类的生存、发育和繁殖的影响，以及紫外线辐射在控制害虫方面的应用。紫外线照射后的生存、发育和行为本节概述了有关不同波长的紫外线对各类节肢动物的生存、发育和行为的直接影响的研究。表 S1-S10 总结了与节肢动物分类、辐射剂量和波长以及所处理的生命阶段有关的数据。除了紫外线辐射对这些生物的直接影响外，紫外线辐射还通过对其寄主植物的影响间接影响其生存和发展；Kuhlmann 和 Müller （2011 年）对紫外线辐射的这方面影响进行了深入研究。螨类研究了紫外线辐射对螨类的影响（表 S1）。Suzuki 等人（2009 年）发现，紫外线 A 对植食性四螨（Tetranychus urticae C. L. Koch 1836）成虫的死亡率、存活率和产卵均无影响。Barcelo（1981 年）也发现紫外线 A 对 T. urticae 卵的存活率没有影响，但紫外线 B 和紫外线 C 都会以剂量依赖的方式降低卵的存活率。Ohtsuka 和 Osakabe（2009 年）使用同一物种发现，每天用紫外线 A 处理可提高成虫的存活率，但对产卵量没有影响；不过，暴露于紫外线 A 的卵的孵化会推迟。与 UV-B 处理不同的是，UV-A 对两种栖息在叶片上的捕食性植物螨类 Amblydromalus manihoti（Moraes，1994 年）和 Euseius fustis（Pritchard & Baker，1962 年）的存活和产卵没有影响，对栖息在顶端的植物螨类 Typhlodromalus aripo De Leon 1967 也没有影响（Onzo 等人，2010 年）。另一种植物鞘翅目昆虫 Neoseiulus womersleyi（Schicha 1975）的卵也易受暴露于紫外线-B 的致命影响（Ohtsuka & Osakabe, 2009），Neoseiulus barkeri Hughes 1948（Tian 等人，2019）和 Tyrophagus putrescentiae（Schrank 1781）的卵和成虫也是如此（Bakr, 2013）。增加紫外线-B 的剂量会降低 Panonychus citri（McGregor，1916 年）的卵孵化率，但其卵对紫外线-B 的耐受性比 T. C. 的卵要强（Bakr，2013 年）。

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Ecological Entomology 生物-昆虫学

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期刊介绍： Ecological Entomology publishes top-quality original research on the ecology of insects and related invertebrate taxa. Our aim is to publish papers that will be of considerable interest to the wide community of ecologists who are motivated by ecological or evolutionary theory. The suitability of a manuscript will usually be assessed within 5 days. We publish full-length Original Articles as well as Reviews, Short Communications, Methods and Natural History papers. In Original Articles, we greatly prefer papers that test specific hypotheses and which have a high degree of novelty. All categories aim for innovative contributions that advance the subject of ecological entomology.