作者:陈尽虫
2020-04-13·阅读时长6分钟

三联中读的朋友们大家好,我是陈尽虫。上一讲,我们讲解了昆虫像一台精妙机器的故事。这一讲,我将为大家讲解昆虫从幼虫到成虫的华丽蜕变。
昆虫作为生命历史长廊中演化很成功的物种之一,为了生存,它们每天都在大自然中展开一场场激烈的竞赛,在这其中,涌现出了许多运动冠军。比如,蚂蚁作为昆虫界中的大力士,能举起超过自身体重100倍的物体;拥有巨大上颚的虎甲能够在1秒内,移动相当于自己体长171倍的距离;跳蚤为了寻找寄主,能跳出超过自己身长100倍的高度;复眼分上下两部分的豉甲,能够通过极高速的回旋游动方式,躲避捕食者;蜻蜓,拥有高超的飞行技艺,能以8米/秒的速度,在空中冲刺……像这样的例子还有很多很多,而这些运动高手可不是天生的运动健将,它们也需要经历不断磨练的幼体阶段,也就是幼虫期。

▲虎甲头部特写,可见像獠牙的上颚(作者供图)

▲复眼分上下两部分的豉甲可同时观察水上和水下(作者供图)
多数昆虫在幼虫期和成虫期的长相大相径庭,比如蜻蜓小时候叫水虿(chài),相比我们印象中蜻蜓瞪大眼睛的呆萌模样,水虿看起来有点狰狞,接下来我们一起来了解一下蜻蜓从幼体到成体的修炼历程。
夏天持续的雨季会让山区不平整的小路上充满了一个个小水坑,蜻蜓妈妈会趁天气晴朗的时候,以“点水”的方式将数以百计的卵产在各个水坑内,完成了当母亲的职责后便随风飘逝了。她的能力有限,只能为她的宝宝们尽量选一个没有鱼,没有水鸟,天敌很少,食物却很多的出生地。

▲附着于蜻蜓妈妈腹部末端的卵块(作者供图)
在炎热潮湿的季节里,大约产卵一周后,水坑里的蜻蜓卵就会陆续孵化,无依无靠的蜻蜓稚虫,就开始独自闯荡未知世界的旅程了。

▲蜻蜓稚虫的体色半透明(作者供图)
这时的蜻蜓稚虫会发现,自己经常被许多跳动的小生物包围着,他们其实是蚊子的宝宝,也被称为“孑孓(jíejué)”,它们正是蜻蜓稚虫最喜爱的食物。

▲蚊子幼虫孑孓(作者供图)
蜻蜓稚虫用嘴前一块带有利齿的“面罩”,捕食孑孓,这个器官就像人类的手臂一样,可以伸缩自如,牢牢地抓住猎物。

▲蜻蜓宝宝的面罩(作者供图)
随着山区的雨越下越大,星罗棋布的水坑渐渐相互连接起来,汇聚形成一股欢快的溪流,蜻蜓宝宝们就像搭上了高速列车,被送到一个地势较低的池塘内。
从小水坑到大池塘,蜻蜓稚虫来到了全新的环境中,身边的小伙伴们都不见了,只有无数比自己身体大数十倍的巨型昆虫。蜻蜓稚虫想要找到安全的栖息地,只能用力从腹末喷出水柱,使劲游到水深的地方。
在深水水底的淤泥里,蜻蜓稚虫发现了可口的新食物,是一种红红的、细长的,像香肠一样的红虫,也就是“摇蚊幼虫”,它的味道比水坑里的孑孓好很多。慢慢地蜻蜓稚虫一层一层地蜕皮了,身体也一点点长大,最后自己也成了水里的一方霸主,纤细的红虫也不再能满足他们的胃口,蝌蚪和小鱼成为蜻蜓稚虫的盘中餐。

▲红色的摇蚊幼虫(作者供图)
在追捕蝌蚪的寻常生活中,逐渐长大的蜻蜓稚虫偶然地将头探出水面,这个举动让它们见到了大自然美妙的色彩。冬去春来,池塘的水温虽然暖和起来,但蜻蜓的食欲并不好,它们开始躁动不安,身体背面出现了小翅膀的形状,并渐渐膨胀得让它们无法入睡。
这个时候,蜻蜓稚虫终于要开始变为成虫的终极裂变了,它会爬上池边比较直立的枯枝,一边爬一边用力的甩着腹部,将枯枝抱得紧紧的,随后它的胸部裂开,接着是头部,两对小翅膀一点点露出,经过一系列的变化后,终于有了蜻蜓的模样,就这样,不同种类的蜻蜓都在初夏集中羽化了。

▲碧伟蜓的羽化(作者供图)
天微微亮时蜻蜓合在一起的膜翅伴随着清脆的响声,“啪”的一下分开了,鲜亮、透明的翅翼开始扇动,蜻蜓终于冲向了一个崭新的世界。
通过蜻蜓的成长,我们可以发现昆虫虽然看起来像一台机器,但是这台机器充满了强大的生命力,从小变大,发生形态的改变,从一个没有翅的幼体阶段蜕变为有翅的成体阶段,甚至有的种类发生生活习性的彻底改变,比如从水生到陆生,从吃叶子的毛毛虫到吸花蜜的蝴蝶。
昆虫在生长过程中,从幼虫状态变为成虫状态的转变现象被称为“变态发育”。我们一般将昆虫的发育类型,分为不完全变态发育和完全变态发育两类。
不完全变态发育的昆虫要经历3个虫期,分别是卵、幼虫期和成虫期。成虫期的特征随着幼虫的不断蜕皮生长而逐渐显现出来,比如胸背面会慢慢长出翅芽,进而再发育成翅。不完全变态发育中又可分为两类:半变态发育和渐变态发育。

▲以蝽为例的不完全变态发育模式图(作者供图)
半变态发育主要见于蜻蜓等水生昆虫中,它们的幼体阶段为了与完全变态发育的昆虫区别开来,而被称为“稚虫”。
渐变态发育主要发生于蝗虫、蟋蟀、螳螂、竹节虫等,以陆生为主的昆虫,为了与稚虫区分开,它们的幼体阶段称“若虫”,若虫形态类似成虫,但无翅,而且生活环境和食性与成虫基本相同。
完全变态发育的昆虫则要经过卵、幼虫、蛹和成虫期四个阶段,许多高等昆虫的发育,比如甲虫、蜂类、蝴蝶、苍蝇、蚊子,都属于这个类型,它们的幼虫和成虫在形态和食性上有天壤之别。当幼虫通过蜕皮,成长至老熟幼虫后,就不会继续进食,静止一段时间后,它会扭动身体像跳舞一样,把幼虫的躯壳缓缓脱去,形成一个有成虫雏形的包裹体,也就是“蛹”,再过些时日,成虫就要破蛹而出,开启新的旅程了。

▲以蝴蝶为例的完全变态发育模式图(作者供图)
昆虫为什么要形成这么奇特的成长方式呢?这背后隐藏着重要的意义。幼虫和成虫分别取食不同空间的食物,降低了种类之间的竞争压力,从而保证了个体营养的供给,而有翅能飞的成虫可以选择更好的生存环境产卵,如果能适应和此前完全不同的生活环境,并发生基因的突变,就意味着新物种的诞生。
新物种的出现与自然选择密切相关,那些突变后有利于生存的遗传基因会得以继承并发扬光大,生物的形态和性质会随着时间的积累发生改变,这就是生物的进化。昆虫的变态发育增加了突变的频次,也加快了昆虫进化的时间,比如某种甲虫羽化时,可能碰巧翅膀羽化失败了,但这只残缺的甲虫刚好遇到地理环境的变化,比如有强烈的大风,那么有翅的甲虫在飞行时就会被吹走,而无翅的甲虫虽不能飞,却适应了新的环境生存下来,从而获得了更多繁殖机会,它的后代可能也会出现无翅,反反复复,无翅的基因得到延续,最后形成新的物种。在海岛、高原或沙漠上生存的很多无翅昆虫就是最好的例证。

▲西藏高原上生存的很多蝗虫,
即使发育为成体也是无翅的(作者供图)
这里我补充一点物种知识,物种在生物学中有着严格的定义,生殖隔离才是物种区分的标准,也就是不能繁育后代或不能繁育出可育后代,才被定义为不同种类的生物。例如,地上爬行的绿步甲和空中飞行的菜粉蝶不可能进行繁殖,因此绿步甲和菜蝴蝶属于不同的物种。亲缘关系再近的物种,像马和驴,虽然在人工条件下,马和驴可以繁育出骡子,但骡子并不能再次生育,也就意味着马和驴不能繁育出可育后代,因此它们也属于两个不同的物种。
如果用变态程度低的其他节肢动物与昆虫进行对比,那么对昆虫变态的意义就会更加清晰。比如,常在屋檐下和树枝间结网的蜘蛛,它们是表变态发育模式,表变态指的是节肢动物发育过程中,幼虫与成虫相比,除身体大小、内部器官有变化外,其在生物学特性上没有任何变化的发育模式。蜘蛛的幼虫和成虫外形、构造相同,食物来源和生活环境较为单一,都是肉食性,所以全世界发现的蜘蛛种类仅约4.4万种,相对较少。而在昆虫中,仅甲虫这一类全世界已知达35万余种,约是蜘蛛种类数量的8倍。通过这一系列事实说明,变态发育对昆虫的多样性产生了意义深远的影响。
本节课给大家讲解了昆虫的成长及变态发育的意义,谢谢大家的收听。如果大家对课程有所疑问,欢迎在评论区给我留言。下一节,我将为大家讲一讲昆虫夺目的色彩。


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昆虫学者、生态摄影师。中国农业大学毕业,植物保护专业,主修昆虫学。富有热带雨林探险经验,拍摄野生动、植物达十年之久。曾三次进入西藏参与生物影像拍摄。已参编或主编多本生态科普类书籍,如《奇妙大自然》、《昆虫生态大图鉴》、《环喜马拉雅生态博物丛书》、《酷虫野趣—蜻蜓》等。摄影作品《空降特种兵》曾获第三届全国昆虫摄影比赛一等奖。
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