CN103548778B - 一种昆虫室内行为观察箱及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种昆虫室内行为观察箱及其应用，所述箱体的一侧面设置有箱门，所述箱体的另一侧面上半部分设置有观察窗，所述箱体内除了观察窗处均设置有一层消音毡，所述箱体内还设置有一层紫铜网，所述箱体内除了观察窗处的紫铜网包裹于消音毡上，所述观察窗处的紫铜网制作成窗帘状，所述箱体内的四个侧面各安装一台红外一体机，所述红外一体机连接外部电脑通过云台控制从四个角度对昆虫行为进行跟踪拍摄、观察和记录。该观察箱满足昆虫鸣声信号采集以及其他各类行为的观察需求，可有效地屏蔽外界电磁波和噪声的干扰，箱内条件稳定可控，配合红外摄像头，在不干扰昆虫正常行为的前提下进行白天和夜间的行为观察，是进行昆虫行为学研究的良好工具。

Description

一种昆虫室内行为观察箱及其应用

技术领域

本发明涉及昆虫行为学领域，特别是一种昆虫室内行为观察箱及其应用。

背景技术

昆虫行为学（insect ethology）是研究昆虫行为类型、模式及其行为产生机制的一门学科。昆虫的行为模式有食性与觅食行为、群集与转移行为、生殖行为（求偶、交配、产卵等）、信息交流行为（化学通讯、听觉通讯、视觉通讯等）、防御行为（逃跑、假死、恫吓、伪装等）、社会行为（分工、合作等）等。全世界已知的昆虫种类就达100万种，各种昆虫都有不同于其他种的行为模式。以信息交流为例，多数蛾类通过发出化学挥发物质吸引异性前来交配，蝉则通过鼓膜振动发出声音来吸引异性，又如萤火虫通过腹部发光来寻找配偶。这些昆虫分别通过化学、声音和视觉三种不同的方式来寻找配偶。而即使用同一种方式，不同种类昆虫可以通过化学成分或配比、声音频率和振幅或视觉上的表现方式的改变做到仅同种可以识别，如同同样是用嘴说话，中国人说汉语只有中国人能听懂，外国人是听不懂的。因此，昆虫行为学是一个非常广阔的领域，值得深入研究。

在昆虫纲中，约有70%的种类通过“鸣叫”进行信息的交流。“鸣叫”可以解释为振动信号的传递，根据传递方式可分为两种：一是振动信号通过空气进行传递，即传统意义上的“虫鸣”，如蝉、螽斯等的鸣叫可通过空气传递，因此人耳可以听见；二是通过固体介质进行传递，此类昆虫一般个体较小，无法提供足够的能量将振动信号通过空气传递，所以选择耗能较少的固体介质传递。多数半翅目昆虫采用这种方式进行信息交流，在这些昆虫中，一般存在一种“call-fly”策略：首先，雄虫性成熟后会在植株间四处活动，通过寄主植物传递出发一种振动信号(male calling signal, MCS)。如果在同株植物上有欲交配雌成虫存在，它会处于原地不动，发出一种雌虫特有的振动信号通过寄主植物传递（female pulses, FP）作为回复。雄虫接收到FP后同样的静止不动，并发出另一种振动信号（male courtship phrase, MCrP），此时雄虫与雌虫间形成一种交配“二重奏”（male-female duet, MFD）。MCrP可以分为四个部分，这四部分的脉冲组成各不相同。在前三个部分，雄虫处于原地不动，开始发出第四部分鸣声时雄虫开始移动并搜寻雌虫，通过雌虫的声信号对其进行定位，逐渐接近雌虫并完成交配。因为是固体介质传递，加之发出的信号微弱，所以人耳无法接收，需要通过一些精密的仪器进行采集。

对于昆虫“鸣声”的研究，一般是通过传感器对“鸣声”进行采集，然后将采集到的信号通过采集卡转化为电信号储存于电脑。采集过程中涉及电信号的转换，而电信号容易受到外界电磁的干扰。此外，外界噪声、地面振动等也会给信号的采集带来很大的干扰，严重影响“鸣声”采集的质量。目前多数“鸣声”研究多电磁波的干扰不够重视，而对于外界噪声，则根据外界噪声频率普遍较小的规律，采取低通滤波的方法将采集到的信号中低频部分去除（如除去50赫兹以下波段信号）已达到去除大部分外界噪声的目的。此方法虽能去除大部分噪声，但同时也将采集到的昆虫“鸣声”低频部分一起去除，影响信号质量。

发明内容

本发明针对鸣声昆虫的鸣叫等行为提供了一种方便实用的昆虫室内行为观察箱及其应用，有效地排除外界因素干扰，并在采集“鸣叫”的同时，通过观察箱内的红外一体机进行昆虫行为的实时观察，为鸣声昆虫的行为学研究提供便利。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案一是：一种昆虫室内行为观察箱，包括箱体，所述箱体的一侧面设置有箱门，所述箱体的另一侧面上半部分设置有观察窗，所述箱体内除了观察窗处均设置有一层消音毡，所述箱体内还设置有一层可屏蔽外界电磁波的紫铜网，所述箱体内除了观察窗处的紫铜网包裹于消音毡上，所述观察窗处的紫铜网制作成窗帘状，所述箱体内的四个侧面各安装一台红外一体机，所述红外一体机连接外部电脑通过云台控制从四个角度对昆虫行为进行跟踪拍摄、观察和记录。

在进一步的技术方案中，所述箱体各面和箱门均为紧密结合的三层结构，从外到里分别为多层木板复合外层、棉花夹层和多层木板复合内层。

在进一步的技术方案中，所述多层木板复合外层的厚度为1~2cm，所述棉花夹层的厚度为2~3cm，所述多层木板复合内层的厚度为1~2cm。

在进一步的技术方案中，所述紫铜网为100目。

在进一步的技术方案中，所述箱体为边长120cm的正方体，所述箱门高×宽为120cm×60cm，所述观察窗为边长50cm的双层中空玻璃窗。

在进一步的技术方案中，所述箱体放置于一安静房间内，所述箱体底部用两根木条架空。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案二是：一种昆虫室内行为观察箱的应用，将上述的昆虫室内行为观察箱应用于观察昆虫室内行为。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该观察箱满足昆虫鸣声信号采集以及其他各类行为的观察需求，可有效地屏蔽外界电磁波和噪声的干扰，箱内条件稳定可控，配合红外摄像头，在不干扰昆虫正常行为的前提下进行白天和夜间的行为观察，是进行昆虫行为学研究的良好工具。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为箱体各面和箱门的三层结构示意图。

图中：1-箱体，2-箱门，3-观察窗，4-红外一体机，5-消音毡，6-紫铜网，7-多层木板复合外层，8-棉花夹层，9-多层木板复合内层。

具体实施方式

如图1~2所示，一种昆虫室内行为观察箱，包括箱体1，所述箱体1的一侧面设置有一扇箱门2，所述箱体1的另一侧面上半部分设置有观察窗3，所述箱体1内除了观察窗3处均粘贴有一层黑色消音毡5，所述箱体1内还设置有一层可屏蔽外界电磁波的紫铜网6，所述箱体1内除了观察窗3处的紫铜网6包裹于消音毡5上，所述观察窗3处的紫铜网6制作成窗帘状，所述箱体1内的四个侧面各安装一台12倍变焦红外一体机4，所述红外一体机4连接外部电脑通过云台控制从四个角度对昆虫行为进行跟踪拍摄、观察和记录。

在本实施例中，所述箱体1为边长120cm的正方体，所述箱门2高×宽为120cm×60cm，所述箱门2关闭时与箱体1紧密结合，所述观察窗3为边长50cm的双层中空玻璃窗。

在本实施例中，所述箱体1各面和箱门2均为三层结构，从外到里分别为1~2cm厚的多层木板复合外层7、2~3cm厚的棉花夹层8和1~2cm厚的多层木板复合内层9，各层材料紧密结合。所述多层木板复合外层7的厚度优选为1.5cm，所述棉花夹层8的厚度优选为2cm，所述多层木板复合内层9的厚度优选为1.5cm。

在本实施例中，所述紫铜网6为100目，观察窗3处将紫铜网制作成窗帘状，方便观测人员根据需要打开或闭合观察窗3处的紫铜网6，闭合时观察箱即类似法拉第笼，可屏蔽外界电磁波。

在本实施例中，该昆虫室内行为观察箱的箱体1可放置于一安静房间内，其底部用两根木条架空，以进一步减少地面振动（汽车驶过、脚步声等）对箱体1内的影响。该昆虫室内行为观察箱的箱体1内部能够有效地屏蔽外界电磁波和噪声的干扰，并且箱体1内温度、湿度等环境条件稳定可控，为鸣声昆虫的行为学观察提供稳定可靠的人为环境。

该昆虫室内行为观察箱的效果检验：

1、一人携带一收音机进入箱体1，闭合箱门2，观察窗3上的紫铜窗帘紧密闭合。打开收音机，分别用FM和AM两个波段进行电台搜索，结果显示无法搜索到任何电台声音；之后打开箱门2，将收音机放于箱体1外进行FM和AM两个波段的电台搜索，可正常搜索到多个电台声音。证明本发明有很好的电磁波屏蔽效果。

2、一人携带一分贝计进入箱体1，闭合箱门2，观察窗3上的紫铜窗帘紧密闭合。箱体1外播放声音达到80分贝，箱体1内打开分贝计，测得分贝值在5~10之间，证实本发明可以有效地屏蔽外界噪声。

本发明以茶小绿叶蝉的行为观察为例，进一步描述本发明的使用方法，但本发明的作用不限于此。茶小绿叶蝉是茶园的最主要害虫，成虫连翅体长仅约3mm，个体微小。

1、茶小绿叶蝉羽化情况观察记录：抓取五龄茶小绿叶蝉活体若虫，放于一直径1.5cm，长7cm的圆形有底透明玻璃管。放入新鲜茶芽供取食，然后放于观察箱内中心部位，通过云台控制调节四个红外一体机4，使它们都能清晰拍摄到若虫。记录若虫的整个羽化过程。结果表明，本发明可以为茶小绿叶蝉提供稳定的环境，四台红外一体机4通过角度和焦距调节可以清晰地记录试虫的全部行为。

2、茶小绿叶蝉交配情况观察记录：抓取一对达到性成熟并未交配雌雄成虫，放于同一透明玻璃管中，放入新鲜茶芽供取食，然后放于观察箱内中心部位，通过云台控制调节四个红外一体机4，使它们能清晰拍摄到管内两头成虫的活动情况。记录雌雄成虫在求偶、交配时的活动情况。

3、茶小绿叶蝉EPG观察记录：取茶小绿叶蝉三龄若虫，试虫与EPG连接后放于新鲜茶芽上，然后将其放于观察箱内中心部位，通过云台控制调节四个红外一体机4至最清晰的角度和焦距。将观察窗3处的紫铜窗帘闭合并与周围紫铜网6紧密结合，关闭箱门2。结合监控和EPG来分析若虫的刺吸取食行为。从EPG的波形来看，观察箱可以很好地屏蔽外界的电磁波干扰，并且由于环境稳定没有过多的人为干扰，EPG形成的波也比较稳定，重复性高。

4、茶小绿叶蝉鸣声信号采集：茶小绿叶蝉的鸣叫通过寄主植物进行传递，将待测的茶小绿叶蝉放于茶嫩梢上，闭合箱门2，观察窗3上的紫铜窗帘紧密闭合。通过一套振动信号采集仪器与茶嫩梢连接来采集“鸣声”信号。通过振动信号采集仪器得到的信号波形看，采集到的信号无电磁波的干扰，并且其他振动信号的振幅不明显，说明观察箱对电磁波和外界振动信号有很好屏蔽效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种昆虫室内行为观察箱，包括箱体，其特征在于：所述箱体的一侧面设置有箱门，所述箱体的另一侧面上半部分设置有观察窗，所述箱体内除了观察窗处均设置有一层消音毡，所述箱体内还设置有一层可屏蔽外界电磁波的紫铜网，所述箱体内除了观察窗处的紫铜网包裹于消音毡上，所述观察窗处的紫铜网制作成窗帘状，所述箱体内的四个侧面各安装一台红外一体机，所述红外一体机连接外部电脑通过云台控制从四个角度对昆虫行为进行跟踪拍摄、观察和记录。

2.根据权利要求1所述的昆虫室内行为观察箱，其特征在于：所述箱体各面和箱门均为紧密结合的三层结构，从外到里分别为多层木板复合外层、棉花夹层和多层木板复合内层。

3.根据权利要求2所述的昆虫室内行为观察箱，其特征在于：所述多层木板复合外层的厚度为1~2cm，所述棉花夹层的厚度为2~3cm，所述多层木板复合内层的厚度为1~2cm。

4.根据权利要求1所述的昆虫室内行为观察箱，其特征在于：所述紫铜网为100目。

5.根据权利要求1所述的昆虫室内行为观察箱，其特征在于：所述箱体为边长120cm的正方体，所述箱门高×宽为120cm×60cm，所述观察窗为边长50cm的双层中空玻璃窗。

6.根据权利要求1所述的昆虫室内行为观察箱，其特征在于：所述箱体放置于一安静房间内，所述箱体底部用两根木条架空。

7.一种昆虫室内行为观察箱的应用，其特征在于：将权利要求1~6中任一项所述的昆虫室内行为观察箱应用于观察昆虫室内行为。