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黑水虻
來源:互聯網

黑水虻(食蟲類:Hermetia illucens),英文名為Black soldier fly,中文學名為光亮扁角水虻,俗稱鳳凰蟲。

黑水虻幼蟲剛孵化時呈乳白色,頭小,扁平無足,外形似蛆。幼蟲共有6齡,3齡后進食活躍,6齡后進入預蛹期,預蛹呈黑色。成蟲體長13~20毫米,雄蟲略小于雌蟲。身體主要為黑色,帶藍紫色光澤。雌蟲腹部略顯紅色,雄蟲腹部偏青銅色。其頭頂有兩個卵圓形突起(復眼),觸角又寬又長,口器退化。

黑水虻主要分布在亞洲、美洲、歐洲、非洲、大洋洲和多個太平洋島嶼,尤其在中國分布較廣。黑水虻成蟲不能叮咬和進食,僅采食少量清水,一般不會滋擾人類生活,也不被視為病原體,亦不是任何形式的農業或衛生害蟲。黑水虻美國白燈蛾具有腐生性,能有效轉化有機廢棄物,如動物尸體、畜禽糞便、餐廚剩余物等,并且其本身含有豐富的蛋白質,可以作為動物飼料。

形態特征

1. 黑水虻卵呈長橢圓形,初期半透明,后期漸變為淡黃色。

2. 黑水虻幼蟲乳白色,有毛,體型肥胖,呈蛆狀、半頭式,扁平無足,身體除頭部外可分為11節,頭略尖、較小,且有咀嚼式口器。幼蟲共有6齡,低齡幼蟲為乳白色,隨著生長顏色逐漸加深,從白色轉為深褐色,老齡幼蟲長約20毫米。蛹為深褐色,表皮革質,較硬。

3. 黑水虻成蟲體長13毫米~20毫米,呈黑褐色,雄蟲體型比雌蟲小。成蟲的觸角寬扁且長,頂端呈竹片狀,柄節棒狀延長,長是梗節的4~5倍,鞭節由8個亞節組成,基半部各節基本等長。胸部是身體的主要部分,連接一對棕色的翅膀。第二對翅膀縮小為胸部的小突起,呈白色,稱為Halteres,有助于飛行協調。胸部整體呈黑色,有光澤,分為三個獨立的可見部分,從前到后依次為:前胸、中胸和后胸。每個部分都帶有一對腿。腹部第二節呈淡乳白色,與背面、側面和中間的黑線分離,雄蟲的白色部分較窄,雌蟲的白色部分較寬,并且延伸到頂部的邊緣,呈三角形。足的脛節白色、其余為黑色。

分布棲息

歷史變遷

黑水虻起源于南美洲熱帶草原,隨后逐漸擴散到整個美洲大陸。由于第二次世界大戰期間產生了大量尸體,且黑水虻幼蟲營腐生生活,故它們隨著美軍迅速擴散到了其它洲。目前在全球的熱帶亞熱帶溫帶的部分地區都有分布,尤其在中國分布較廣。

分布范圍

世界分布:亞洲、美洲、歐洲、非洲、大洋洲和多個太平洋島嶼

中國分布:主要分布在華北、華中地區、華南、西南等地區。

棲息環境

黑水虻成蟲棲息在城市、農村和森林環境中。比如在住宅的墻壁、窗戶、園林植物上,以及牲畜和家禽所在的農場。生存環境以溫度為28℃、相對濕度為70%~75%最佳。

生活習性

占域行為

黑水虻成蟲羽化后通常停歇在綠色植物的葉片上,因此雄蟲通常會在有矮灌木的綠地上占據自己的領域。它們會捍衛自己的領域,當有外來雄蟲接近時,占據該領域的雄蟲會與入侵者在半空中搏斗,在領域上空約一米的高度垂直盤旋,一旦到達這個高度,“領主”雄蟲下落到支撐面休息,外來者離開領域。而當一只雌蟲接近雄蟲的領地時,這種行為是相似的,但是當它們從休息地點的最高點下來時,則進入了交配行為。

覓食行為

黑水虻幼蟲具有腐生性,自然界中常以動物糞便(畜、禽糞便較多)和腐爛的有機物(腐爛的水果、蔬菜、餐余垃圾等)為食。 幼蟲在群體性進食時,只有有限的幼蟲能靠近食物源,且幼蟲在進食時有休息階段,會影響其它幼蟲攝食。為解決這一障礙,黑水虻幼蟲會靠身體蠕動擠開對方,使對方遠離食物源,從而獲得進食的機會。這種行為會產生一種“幼蟲噴泉”現象,即幼蟲從下面爬向食物,進食,然后又被其它未進食幼蟲擠出到最上層,按照此“流向”循環,從而提高群體對食物源的進食速度。成蟲羽化后,只飲用水,并不采食,主要依靠體內儲存的脂肪維持生命。

生長繁殖

生長

黑水虻為全變態發育,共經歷卵、幼蟲(蛆)、蛹和成蟲4個階段。

黑水虻卵為塊產,一般為500粒左右。雌蟲產卵于腐殖質表面,剛產下時為乳白色或淺黃色,之后變成黃色,在25℃條件下卵期約4天孵化為幼蟲,過程經歷六個階段。1~5齡幼蟲呈乳白色,3~5齡時具有暴食性,6齡幼蟲呈黑色,此時口器開始退化且不采食,被稱為預蛹。幼蟲變蛹期間,其體長縮短,角質層逐漸變得不透明、著色和硬化。蛹期約為8天,有4個發育階段:

1. 幼蟲-蛹分離期

蛹化過程完成后,幼蟲-蛹分離,成蟲表皮形成,與最后的幼蟲皮膚分離,形成蛹。

2. 隱頭蛹

此時無法從外部區分頭部和胸部附屬器,附屬器和頭囊(腦和頭神經節)位于胸、腹段以下。

3. 顯頭蛹

此時有頭囊和胸附件的外傾。這一階段也標志著蛹和成蟲分離過程的開始。

4. 隱現成蟲

這一階段可分為四個發育時段。第1~2天時,眼睛發黃,頭部、胸部、腹部、腿部和翅膀輪廓清晰。第2~4天時是粉紅色的眼睛,并且胸和腹部開始縫合。第4~6天時眼睛發紅,胸廓背側呈t形縫線發育,觸角、毛發、剛毛、腿和翅膀有色素沉著。第6~8天時眼睛是深棕色的,身體形成完全并著色。8天后隱現成蟲開始出蛹,羽化為成蟲。

剛羽化的成蟲天生具備飛行能力。成蟲常常上下擺動其觸角以增加對周圍環境的了解,有訪花習性。飲水時,成蟲依靠頭部觸角上下點水,再用其吸盤吸水,一般不再取食。

交配

黑水虻主要在有光照(在黑暗條件下產卵行為可持續)、溫度為26~30℃的條件下進行交配,交配持續時間可達40~80分鐘。雄蟲在空中追逐雌蟲并與其抱團,然后一起落在地面等支撐面上,接著雌蟲向前爬動,雄蟲生殖器向下彎曲與雌蟲尾部對接,通常在幾秒到十幾秒內完成(如果對接失敗則為交配失敗)。對接成功后,雄蟲大多會轉頭走下雌蟲背部,以直線型、尾對尾的方向繼續交配(少數以“V”字型),此后雌蟲基本不動,雄蟲以較低的頻率上下輕微擺動觸角。

繁殖

黑水虻完成交配后約2~3天后開始產卵,產卵地點通常靠近食物源和黑水虻卵、幼蟲,在有孔或縫隙的地方,產卵時雌蟲尾部會伸進孔隙內進行產卵。雌蟲在產卵時會保持相對安靜,但如果遇到其它黑水虻干擾,會發出“嗡嗡”的聲音警告它們。雌蟲可持續幾十分鐘在一個孔隙中產卵,有時也會在不同孔隙之間均勻產卵。

性比影響

有學者發現雄性主導(雄性數量居多)種群的產卵高峰期為羽化后的8.8±0.3天,平均一只雌蟲產卵量為22.5±0.8毫克;而雌性主導(雌性數量居多)種群中,產卵高峰期為羽化后的10.3±0.5天,平均一只雌蟲產卵量為16.6±1.0毫克。學者認為這可能是因為性別不均衡,導致交配資源不足而導致的。

主要價值

經濟價值

1. 用作化妝品成分

由于黑水虻幼蟲脂質提取物中脂肪酸(FA)含量高,且沒有一種提取物表現出毒性,故可作為一種高附加值的脂類化合物來源,在醫藥和化妝品行業具有潛在的應用價值。

2. 用作飼料

研究發現,預蛹粉(pre-pupapowder)中亮氨酸異亮氨酸纈氨酸的含量遠高于魚粉,除色氨酸外,預蛹粉中其他氨基酸的含量均高于豆粕。在礦物質含量方面,預蛹粉中Fe、Mn、Al的含量明顯高于魚粉和豆粕。其他一些礦物質(Na、Mg、Zn)在預蛹粉中的含量也高于魚粉和豆粕。當用于肉雞飼料時,可使肉雞增重,并使CD4+T淋巴細胞、脾淋巴細胞增殖頻率上升,血清溶菌酶活性提高。

3. 生物柴油提取

黑水虻幼蟲富含油脂,通過分析柴油特征指標,發現幼蟲中提取的油脂可用于實際生產。利用幼蟲生產生物柴油不僅能降低傳統柴油生產造成的污染,還能節約化工原料,是一種優質、可持續的原料。

生態價值

黑水虻幼蟲可以減少50%的糞便積累。它可減少奶牛糞便中大腸桿菌的數量;降低豬糞中的氮、磷、鉀含量;能將雞糞轉化為粗蛋白和粗脂肪;將牛糞中的有機物轉化為糖原。美國佐治亞大學1994年研究顯示,其消化率可達糞便重量的50%,氮素轉化率達62%。

黑水虻幼蟲能將廚余垃圾里的營養物質幾乎全部消化吸收,并轉化為高質量的蟲體蛋白。另有研究表明,黑水虻幼蟲可有效殺滅廚余垃圾中的病原菌。

黑水虻幼蟲可使病死畜禽尸體無害化。有研究表明,幼蟲在進食帶病原菌的食物后,體內和體外均未檢測到病原菌,即飼料中的病原菌經過黑水虻幼蟲采食后被完全殺滅,可見其在安全處理病死畜禽尸體方面具有極大的應用潛力。

黑水虻具有較強的富集作用,能夠高效富集城市污泥中的重金屬,并且處理完含重金屬污泥后的黑水虻還可以回收蟲油,具有很高的工業利用率。目前,有關于黑水虻對重金屬鉛累積效果的代謝機制研究尚不完善,還處在探索階段。

黑水虻幼蟲與家蠅存在食物方面的競爭,且其幼蟲采食過的糞便不再適宜家蠅生長發育與產卵繁殖。有研究表明,經黑水虻處理后雞糞對家蠅具有100%的控制率,對小家蠅具有99.9%的控制率,其原因可能是黑水虻幼蟲產生了某些驅避家蠅的物質。

藥用價值

黑水虻抗菌肽已被證明比從其他昆蟲中提取的抗菌肽熱穩定性更好,并在反復凍融后也能表現出良好的活性。室溫下可保存96小時,適宜的pH范圍為5~9,生物穩定性好。該抗菌肽經純化后對金黃色葡萄球菌有較好的抑制作用。此外,該抗菌肽還具有抗腫瘤的特性。 抗菌肽粗提取物對結腸癌細胞株(HCT-8)、肺腺癌細胞株(A549)、宮頸癌細胞株(HeLa)、卵巢癌細胞株 (SKOV3)均有一定的抑制作用,濃度越高,抑制效果越好,其中400毫克/升濃度下的黑水虻抗菌肽粗提物對這四種細胞的抑制率最大。四種癌細胞株中,對結腸癌細胞株抑制效果最突出,而且對正常細胞毒性較小,可作為未來腫瘤藥物研發的來源之一。

參考資料 >

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Comprehensive Resource Utilization of Waste Using the Black Soldier Fly (Hermetia illucens (L.)) (Diptera: Stratiomyidae).europepmc.2022-11-08

黑水虻生物學特點及其應用研究進展.中國知網.2022-11-08

An artificial light source influences mating and oviposition of black soldier flies, Hermetia illucens.europepmc.2022-11-08

黑水虻特性及應用研究進展.中國知網.2022-11-08

黑水虻幼蟲抗菌肽粗提物敏感腫瘤細胞株篩選及溶血作用研究.萬方數據.2022-11-08

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