本技术介绍了一种昆虫磁感应行为测试装置,旨在鉴定昆虫基于自由基对磁感应机制的行为。该装置由飞行定向测试系统、信号采集处理系统和射频磁场信号调控系统组成。射频磁场信号调控系统负责调制产生特定射频磁场信号,作用于飞行定向测试系统中的昆虫。飞行定向测试系统用于放置或悬吊昆虫,使其在感应到射频磁场信号后作出飞行定向反应。信号采集处理系统则负责收集并分析昆虫的行为学数据。通过控制电磁线圈产生射频磁场信号,该装置能够采集昆虫飞行行为数据,进而鉴定其磁感应和磁定向机制。
背景技术
昆虫的定向是指昆虫行走或飞行过程中借助定向信标如地磁场、偏振光以及太阳方位等,主动调整行进方向的行为和能力。很多昆虫如草地贪夜蛾、草地螟、东方粘虫等农业重大害虫都有迁飞习性,大型昆虫在迁飞过程中多具有自主定向行为,其中相同的定向模式使得大量害虫在相对狭小的区域内大量降落,进而对田间农作物造成大面积为害。因此研究昆虫的定向机制有助于判断其迁飞轨迹和降落区,为迁飞性害虫的预测预报提供依据。目前认为昆虫的定向机制有以下几种,太阳罗盘定向、地磁定向、星空标志定向、偏振光定向等(吴先福, 封洪强, 薛芳森, 等. 昆虫迁飞过程中的定向行为 [J]. 植物保护
,2006(05): 1-5)。其中,由于地磁场稳定且无处不在,同时是仿生学(磁感应器件)研究的重要内容,因此动物的磁感应机制及磁定向机制目前正在被广泛研究。
海洋中,鲑鱼和海龟能在数千公里外回到它们出生的溪流或海滩;北极燕鸥能做到在北极附近繁殖、在南极附近过冬;海鸟每年飞行超过10万公里,却返回固定的小岛繁殖;澳大利亚的布冈夜蛾在春季南飞前往南部的山洞内避暑,秋季北飞返回出生地。这些动物是怎么感受到地磁线索来帮助自己进行定向导航的呢?目前,对于动物磁感应研究有三种主流机制假说:(1)基于自由基对的磁感应机制(2)基于磁颗粒的磁感应机制;(3)电磁感应机制;(Mouritsen H. Long-distance navigation and magnetoreception inmigratory animals [J]. Nature
, 2018, 558(7708): 50-59)。目前用于昆虫模拟定向的装置主要有两种,一种基于摄像机、另一种基于编码器技术,但均只用于单一的飞行定向行为检测,而针对磁感应机制系统检测装置鲜有报道。鉴于射频磁场在物理学上可干扰基于自由基对机制的磁感应过程(Leberecht, B. et al. Upper bound for broadbandradiofrequency field disruption of magnetic compass orientation in night-migratory songbirds. Proc Natl Acad Sci U S A
,
120, e2301153120),基于此原理,本专利旨在建议一套用于验证昆虫基于自由基对磁感应机制的行为测试装置。
实现思路