第二章 妙趣橫生的昆蟲王國

昆蟲分為小而無翅的無翅亞綱（石蛃和衣魚）和有翅亞綱。有翅亞綱囊括了已知昆蟲種類的99.9%，它們的翅膀都長在胸部的第二和第三節(jié)上，這兩個(gè)體節(jié)通常融合，像個(gè)堅(jiān)硬的小盒子，以承受飛行時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械力。

對于昆蟲的起源，有好幾種不同的理論，但看起來它們似乎是從多足動(dòng)物演化而來的，其直系祖先與綜合蟲類相似。除了外表皮，早期昆蟲的主要特征包括體腔之外的口器（外口式）、下口式的頭部（口器面朝下）、1對觸角、基部才有的肌肉、6條附肢、至少5節(jié)體節(jié)——胸部至少有3節(jié)，腹部至少有11節(jié)腹板（有些長在一起了），雌性第8節(jié)腹板處、雄性第9節(jié)腹板處長有一個(gè)開放的生殖器（生殖孔）。以上這些特征把昆蟲和其他屬于六足總綱的動(dòng)物區(qū)分開了。

|自由呼吸呼吸系統(tǒng)

像其他節(jié)肢動(dòng)物一樣，昆蟲通過氣門呼吸，氣門與體內(nèi)縱橫交錯(cuò)的氣管相通。昆蟲大都有10對氣門，沿體側(cè)分布。每個(gè)氣門都由一個(gè)小閥控制。主管道（氣管）外延伸，成為更小的、一端封閉的微氣管，直徑不超過0.1毫米。微氣管的終端會有一種液體，是從周圍的組織中通過毛細(xì)作用吸進(jìn)來的；當(dāng)滲透壓或酸堿值發(fā)生變化使得組織變活躍時(shí)，液體就會被吸到微氣管的頂端。

氣管系統(tǒng)既能應(yīng)對飛行時(shí)大量氧氣的需要，也能在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)將水分的流失降低到最低值。飛行時(shí)，有些昆蟲每克體重每小時(shí)會消耗超過0.1升氧氣，這個(gè)新陳代謝率高于其他任何一種多細(xì)胞生物。昆蟲胸部的氣管和氣囊非常豐富，翅膀運(yùn)動(dòng)的時(shí)候能自動(dòng)進(jìn)行氣體交換，以蚱蜢為例，它每拍打一下翅膀就會引起約20毫升的氣體交換。有些體型巨大的甲蟲，其胸腔內(nèi)還附生有兩對巨大的氣管以便飛行時(shí)輸送空氣——除了供氧之外還起降溫的作用，就像冷氣機(jī)一樣。

⊙這只紅色的豆娘又大又圓的眼睛占據(jù)了腦袋的大部分。它的眼睛能夠看到非常真實(shí)的立體影像，并能準(zhǔn)確判斷距離，使它可以在飛翔狀態(tài)中捕食其他昆蟲。

⊙在所有全變態(tài)的昆蟲中，脈翅目昆蟲的幼蟲和成蟲在外形上差別很大。比如圖中這只蟻蛉幼蟲的身體非常扁平，沒有翅膀，顎部巨大如鐮刀狀，但成蟲的身體則很苗條，顎部很小，還長有翅膀。

水棲昆蟲的氣管系統(tǒng)也具有優(yōu)良的性能，既能像鰓一樣吸收溶于水的氧氣，也可以在水面外呼吸。改良的氣管還起到如眼后的反光毯、聲音共鳴器、隔熱體，甚至類似某些淡水生物的浮力器的作用。

|交配和變態(tài)繁殖和發(fā)育

變態(tài)，包括完全變態(tài)和不完全變態(tài)，是絕大多數(shù)昆蟲的特征。變態(tài)期間，成體主要擔(dān)當(dāng)分散和繁殖的角色，幼蟲則處于發(fā)育和進(jìn)食狀態(tài)，這也意味著它們要在不同的環(huán)境中去找尋更豐富的食物來源。

盡管有少數(shù)昆蟲是孤雌生殖（無性生殖），但大多數(shù)還是兩性生殖（有性生殖）。早期的陸生節(jié)肢動(dòng)物都是由雄性把精囊產(chǎn)在體外，然后由雌性揀走。部分原始的六足綱動(dòng)物如彈尾蟲或雙尾蟲仍然在使用這種方法。現(xiàn)代的昆蟲也有精囊，但雄性直接把精囊注入雌性體內(nèi)，雌性要么一次性大量產(chǎn)卵，要么產(chǎn)數(shù)窩卵。有些雌性蟑螂卵被保留在體內(nèi)，直到孵出一齡幼蟲；雌性蛇蠅一次在體內(nèi)孵化1只幼蟲，直到這只幼蟲完全成形并立刻化蛹。雌性蠶豆蚜產(chǎn)卵后，卵立即在體內(nèi)開始發(fā)育，這種孤雌生殖和“套疊式”的生殖方式結(jié)合在一起，大大提高了繁殖率。

有些種類的昆蟲在進(jìn)食和產(chǎn)卵的地方交尾，比如糞蠅在糞便上、蛇蠅在哺乳動(dòng)物體內(nèi)、蜻蜓在水邊。有些則在標(biāo)志性地界與異性約會，比如山頂、矮樹叢或樹上。曾經(jīng)有一次因?yàn)榇笈萌喝鐫鉄煱憔奂诮烫盟斏希Y(jié)果引來了消防隊(duì)員。東非的部分地區(qū)，上千萬的湖蠅聚在一起，集合成一塊塊點(diǎn)心狀，結(jié)果是被當(dāng)?shù)鼐用癯缘袅恕Ｓ性S多種類，異性之間會彼此“召喚”著交尾。螢火蟲會閃來閃去做燈火表演，蟬、蟋蟀和蚱蜢發(fā)出尖而高的聲音，紅毛竊蠹喜歡敲出它們獨(dú)有的莫爾斯電碼，許多蛾類則釋放出信息素。

⊙這些蛾類毛蟲聚集在馬達(dá)加斯加的一棵樹上，它們屬于比較高級的鱗翅目，為全變態(tài)發(fā)育。許多蛾類幼蟲都在絲質(zhì)的繭內(nèi)化蛹。蝴蝶的蛹通常都被固定在某種堅(jiān)固物質(zhì)的基部，比如樹干。右圖中是一個(gè)燕尾蝶的蛹，頭朝上地被幾束絲固定住了。

求愛行為在昆蟲中很普遍，有著長期而復(fù)雜的一套程序。這套程序?qū)τ谛坌源_認(rèn)雌性的“匹配度”來說，比確認(rèn)種類和分辨性別更加重要。求愛的雄性也許展示它翅膀上或其他器官上奪目的色彩，或者它們會唱歌，或翩翩起舞，或者釋放化學(xué)信息素。雄性之間有時(shí)會為了爭奪雌性而大打出手，比如有些長有角的雄性甲蟲，為了擊敗競爭對手，會將對手置于死地。在某些昆蟲種類中，這種爭端演變成了一種儀式，競爭者通過展示自己的體型和力量獲勝，不需要?jiǎng)游洹?/p>

有時(shí)候一只雄性昆蟲會在交尾前看住某一只雌性昆蟲作為交尾的對象，一直等到它準(zhǔn)備好。交尾時(shí)雄性會把精子注入雌性體內(nèi)，然后它仍會一直看守下去直到雌性產(chǎn)卵，以確認(rèn)它的父權(quán)。這之后，雄性要么在雌性體內(nèi)塞入一個(gè)塞子，要么注射一種化學(xué)物質(zhì)，使雌性不會再對其他雄性構(gòu)成吸引力。

|數(shù)據(jù)處理器神經(jīng)系統(tǒng)

昆蟲的頭部包括腦和咽下神經(jīng)節(jié)，二者均由3個(gè)或更多的原始神經(jīng)節(jié)相互愈合而成。昆蟲的胸腔和腹腔內(nèi)也都有這種愈合的神經(jīng)節(jié)。愈合的神經(jīng)節(jié)使進(jìn)入的信息更快地集中起來，減少了對神經(jīng)元（神經(jīng)細(xì)胞）數(shù)量的需求。

某些種類昆蟲的腦部包含了不下百萬個(gè)神經(jīng)元，大多數(shù)（某些蠅類是97%左右）被用來分析來自眼睛和觸角的信息。腦的前部（前腦）有一對蘑菇狀的部分包含了豐富的微小神經(jīng)元，這個(gè)區(qū)域并非僅僅集成感官輸入的信息，還負(fù)責(zé)發(fā)動(dòng)某些行為模式。在蜜蜂和其他某些社會性昆蟲體內(nèi)，這對“蘑菇”還負(fù)責(zé)存儲記憶，形態(tài)也遠(yuǎn)比那些獨(dú)來獨(dú)往的種類要大。

⊙半變態(tài)發(fā)育的昆蟲，幼蟲通常看起來像成體的縮小版，但沒有翅膀。圖中這只來自澳大利亞的蟬正在從一個(gè)很大的、裂開的若蟲外殼中掙脫出來。

昆蟲的神經(jīng)系統(tǒng)最令人驚訝之處在于能通過較少數(shù)量的神經(jīng)元控制非常復(fù)雜的習(xí)性。神經(jīng)元具有高度的專化性、特異性，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，上百個(gè)神經(jīng)元與遍布半個(gè)神經(jīng)節(jié)的樹突一起形成了交感。

大多數(shù)感覺神經(jīng)元與微小的表皮結(jié)構(gòu)形成緊密的聯(lián)系，即機(jī)械性刺激受器，靠此實(shí)現(xiàn)身體各項(xiàng)功能。這些受器包括纖毛、剛毛、可變形的冠狀物（或鐘形感覺器）和對聲波敏感的鼓膜狀物質(zhì)。有些機(jī)械性刺激受器能對外表皮內(nèi)的應(yīng)力，或昆蟲運(yùn)動(dòng)時(shí)抬起關(guān)節(jié)的拉伸力作出回應(yīng)。

|廣闊的生活空間棲息地和環(huán)境

成年昆蟲的體長范圍介于不到0.2毫米長的寄生蜂（比某些原生動(dòng)物還要小）到某些超過30厘米長的竹節(jié)蟲之間，最大型的昆蟲體重可能達(dá)到70克。問題是，為什么現(xiàn)代的昆蟲再沒有超過這個(gè)尺寸的呢？倒是3000多萬年前出現(xiàn)過體型更大的種類。答案也許在于大型昆蟲的生存空間都被興旺的脊椎動(dòng)物（比如鳥類）占據(jù)了。但其實(shí)正因?yàn)槔ハx的體型受到限制，它們的棲息地就不會太單一，生活方式也同樣不會太單一。

外表皮上完美的防水層和氣門閥使昆蟲能在干燥的陸地上生活，包括極熱和極冷的地區(qū)。比如蟋蟀能在降雪期也過得很活躍，而各種各樣的甲蟲和蟑螂占據(jù)了熱帶沙漠地區(qū)。很多昆蟲通過冬眠和夏眠度過對它們不利的季節(jié)——有時(shí)以卵的狀態(tài)或蛹期，有時(shí)以靜止的幼蟲或成蟲狀態(tài)。昆蟲體內(nèi)甘油的存在也能幫助它們抵御霜凍，當(dāng)干燥的季節(jié)來臨時(shí)，它們會躲到洞穴中去保持靜止?fàn)顟B(tài)。非洲搖蚊的幼蟲甚至可以讓身體組織完全脫水而不會死亡，幾年后再把這種處于隱生狀態(tài)的幼蟲重新放進(jìn)水中，它又能很快地活過來。

蠅類，包括蚊子，還有其他一些目的昆蟲的幼蟲期，甚至某些種類的成年期，會變?yōu)榇嗡獥⒃诟鞣N各樣的淡水環(huán)境中。此外，因?yàn)榈靡嬗诳焖俚姆植己投虝旱纳芷冢S多種類的昆蟲非常善于開拓新出現(xiàn)的棲息地，比如日漸縮小的冰川地帶、火山爆發(fā)地區(qū)、地震區(qū)或者火災(zāi)后的地區(qū)。

⊙跟所有的昆蟲一樣，來自阿根廷的這只生有警示性顏色的緣蝽有6條附肢，每條至少有5節(jié)，外形與大多數(shù)昆蟲類似，但與多數(shù)陸生節(jié)肢動(dòng)物不同的是，它長有翅膀。