冰下越冬：三种冬季活动性池塘昆虫对寒冷与低氧胁迫生理的季节性变化

冬季由于低温和氧气水平降低（低氧），对生活在温带池塘中的昆虫造成严峻的生理挑战。尽管存在这些胁迫，水划蝽（Hesperocorixa sp.）、负子蝽（Notonecta sp.）和潜水甲虫（Laccophilus maculosus）在加拿大新斯科舍东部全年仍保持活跃，包括在覆冰池塘中。然而，关于这些池塘昆虫如何在越冬期间存活的潜在机制，迄今尚未得到广泛研究。我们假设，从9月到次年3月，这些昆虫对低温和低氧的耐受性将有所提高，并伴随整体个体和与这两种胁迫耐受性相关的生化指标变化。我们从野外采集昆虫，并将其置于室外淡水中尺度生态系统中饲养。自2023年9月至2024年4月，每两个月测定一次个体整体响应和生化变化。整虫低温耐受性实验表明，冬季采集的昆虫在较低温度下维持自主肌肉控制的能力（CTmin）呈改善趋势，且体液冻结温度更高（SCP）。随时间推移，个体整体层面的低氧耐受相关指标（表面呼吸频率、潜没时间和表面停留时间）均未发生变化。脯氨酸、肌醇和海藻糖等潜在冷保护剂在冬季于多种昆虫类群中的浓度升高，但与陆生昆虫研究相比仍相对较低。由于乳酸脱氢酶活性未发生变化，几乎没有证据表明这些昆虫经历了足以诱导无氧代谢的功能性低氧。总体而言，本研究为这一研究不足的池塘昆虫建立了低温和低氧耐受性的基础数据集。

冬季由于低温和氧气水平降低（缺氧）的共同作用，会给生活在温带池塘中的昆虫带来严峻的生理挑战。尽管存在这些胁迫，水舟蝽（Hesperocorixa sp.）、仰泳蝽（Notonecta sp.）和潜水甲虫（Laccophilus maculosus）在加拿大东部新斯科舍全年均保持活跃，包括在结冰覆盖的池塘中。然而，支持池塘昆虫越冬存活的潜在机制尚未得到广泛研究。我们假设，这些昆虫从9月到次年3月的耐寒性和耐缺氧性都会提高，同时其对这两种胁迫的整虫水平和生化层面相关指标也会发生变化。我们从野外采集昆虫，并将其饲养于室外淡水中宇宙系统中。自2023年9月至2024年4月，每隔两个月，我们对整虫响应和生化变化进行表征。整虫耐寒性测定显示，冬季采集的昆虫在较低温度下维持随意肌肉控制能力（CTmin）呈改善趋势，且其体内液体的冻结温度更高（SCP）。在整个时间过程中，整虫层面的耐缺氧性相关指标未发生变化（表面呼吸频率、潜水时间和水面停留时间）。脯氨酸、肌醇和海藻糖等潜在抗冻保护物质在多个昆虫类群中于冬季浓度升高，但与陆生昆虫研究相比仍相对较低。由于乳酸脱氢酶活性未发生变化，表明这些昆虫经历足以诱导无氧代谢的功能性缺氧的证据很少。总体而言，本研究为研究不足的池塘昆虫建立了耐寒性和耐缺氧性的基线数据集。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.05.743153v1?rss=1

🏷️ 越冬适应 低温耐受 低氧胁迫 池塘昆虫 冷保护剂