昆蟲星球：被人類忽視的微型小可愛們

清晨

晶瑩的露珠從葉片滑落

一位身披彩虹色鎧甲的吉丁蟲

正沐浴著第一縷陽光

它的外殼閃爍著金屬般的光澤

仿佛不是昆蟲

而是某位精靈工匠精心打造的微型藝術(shù)品

這一幕每天都在全球各地的角落上演

很多富有創(chuàng)造性的飾品設(shè)計(jì)靈感

均來自于這位“小生靈”

作為自然界的一員，不論是田野還是草地，花園還是森林，雜草叢生的荒地還是蔬菜成排的田壟，到處都有昆蟲的影子。

昆蟲的數(shù)量占動物界已知種類的2/3，按分布幾乎遍布地球的每個角落。

昆蟲種類早于人類出現(xiàn)，研究表明它們在3億5400萬年的古生代泥盆紀(jì)就很繁盛，這也要早于出現(xiàn)在兩億年的鳥類，可謂是元老級別的動物家族。

夏日森林中樹干上休息的蟬（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

2021年，英國劍橋大學(xué)的科學(xué)家們，發(fā)現(xiàn)了一個有可能是地球上最大的節(jié)肢動物化石，這是一個來自于石炭紀(jì)，也就是“巨蟲時代”的古馬陸化石，它看起來和現(xiàn)代的蜈蚣很像，

不過，這個史前巨蟲卻足足有2.59米長，體重也是達(dá)到了驚人的100斤以上。

“巨蟲時代”的古馬陸化石（資料圖片） ▼

這個巨蟲化石是一個古老昆蟲的化石原始形態(tài)，近似蜈蚣的樣子。它雖非現(xiàn)代昆蟲的直接祖先，但能反映早期昆蟲的形態(tài)，那種身體分節(jié)、附肢較多、生活在水中或是潮濕環(huán)境中的原始節(jié)肢動物。

2022年，美國德克薩斯大學(xué)的研究人員稱，距今4.25億年前的一具千足蟲化石在蘇格蘭克瑞拉島被發(fā)現(xiàn)，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的“昆蟲”。

從化石中發(fā)現(xiàn)該千足蟲比任何已知的昆蟲、蛛形綱動物以及其他的爬行動物化石都要古老，有很大可能是目前世界上最為古老的存在。

在蘇格蘭克瑞拉島發(fā)現(xiàn)的距今4.25億年前的一具千足蟲化石（資料圖片） ▼

當(dāng)然，昆蟲在地球上的起源可能還會更早，這需要新的化石發(fā)現(xiàn)來證明。

后來，在漫長的演化過程中，通過體節(jié)融合、附肢特化、適應(yīng)陸地呼吸等關(guān)鍵變化，這些古老的昆蟲最終分化為地球上最成功的動物類群。

若想真正了解大自然，可以先認(rèn)識一些“萌寶”昆蟲們的特異之處，下面的幾種昆蟲雖然個頭不一定大，但卻是自然界中最強(qiáng)大的科技力量之一。

螢火蟲：夜空中的“光源導(dǎo)師”

森林洞穴前水面螢火蟲（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

在夏天，你一定見到過這樣的情景：綠瑩瑩的火光不僅閃動在草叢里，還在空中若隱若現(xiàn)。原來是螢火蟲閃動著長在腹部末端發(fā)光的“小燈籠”，它們可是自然界最著名的“燈光設(shè)計(jì)師”。

螢火蟲腹部末端發(fā)光的“小燈籠”（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

中國古代成語“囊螢映雪”，講述了一位書生想在夜晚讀書，由于買不起燈油，便抓了很多螢火蟲裝在紗袋里照明。

其實(shí)，螢火蟲的光亮度太低，實(shí)際光亮根本無法供人照明讀書。螢火蟲腹部特化的發(fā)光器官產(chǎn)生冷光，發(fā)光效率接近100%，幾乎不產(chǎn)生任何熱量浪費(fèi)。

螢火蟲的發(fā)光器官由一群特殊的大型細(xì)胞構(gòu)成，里面密布著許多神經(jīng)和細(xì)小的空氣管道，發(fā)光細(xì)胞就靠它們獲得充足的空氣供應(yīng)。發(fā)光細(xì)胞的下面是一群反射細(xì)胞，它們組成了獨(dú)特的“反射裝置”。

這種生物發(fā)光現(xiàn)象稱為“螢光素—螢光素酶反應(yīng)”，是人類至今無法完全復(fù)制的生化奇跡。

明孝陵夏天夜晚的螢火蟲與古建筑（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

螢火蟲在潮濕的地方最為常見，它的幼蟲也以小蝸牛為食。

到目前為止，全世界僅發(fā)現(xiàn)了8種水棲螢火蟲，中國螢火蟲分類研究框架，確立了三個新屬：峨眉螢屬、水螢屬、棘手螢屬；發(fā)現(xiàn)并定名了4種我國獨(dú)有的螢火蟲種類：雷氏螢、武漢螢、穹宇螢和付氏螢。

幽靜森林螢火蟲在飛（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

在野外的夜晚，盡管每一只螢火蟲都有自己喜歡閃光的特定頻率，但還是會同步閃光。

螢火蟲是浪漫的象征。

可惜，科學(xué)家們研究了數(shù)百年，直到現(xiàn)在也沒能完全解開他們?yōu)楹瓮桨l(fā)光。只是了解到，不同種類的螢火蟲有獨(dú)特的閃光模式，就像摩爾斯電碼一樣用于求偶交流。

一般情況下，雄性螢火蟲開始每隔8秒，就會以6～8次的相同頻率閃動著亮光，向雌性螢火蟲示愛。而雌性以微弱的雙閃回應(yīng)著。

森林溪流旁螢火蟲閃爍（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

螢火蟲對水質(zhì)和空氣污染極其敏感，是生態(tài)健康的“晴雨表”。

在泰國，螢火蟲種群僅存于原始紅樹林中，成為生態(tài)旅游的核心吸引力；德國已將螢火蟲列為河流修復(fù)工程的驗(yàn)收指標(biāo)，若其回歸則視為治理成功；中國的云南、浙江、四川等省水質(zhì)清潔的生態(tài)環(huán)境中，不同種類的螢火蟲因棲息地需求差異分布在特定區(qū)域。

原始紅樹林森林（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

縱觀自然界，螢火蟲、水母都是常見的發(fā)光生物。

可是，它們發(fā)光的機(jī)制完全不同：螢火蟲通過熒光素酶催化氧化熒光素而發(fā)光，水母則可以通過合成具有自發(fā)熒光的蛋白質(zhì)而直接發(fā)光。

2008年諾貝爾化學(xué)獎獲獎?wù)呤窍麓逍蕖⒉闋柗啤㈠X永健等三名科學(xué)家，他們因從水晶水母中分離出綠色熒光蛋白（GFP），但其科學(xué)研究始于對螢火蟲熒光素酶的探索。

人類血液檢測中使用的“ATP生物熒光法”，也直接源自螢火蟲發(fā)光的化學(xué)原理。

下次見到螢火蟲，不妨靜靜地觀察一下這些推動現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)技術(shù)革命的小可愛們。毋庸置疑，保護(hù)螢火蟲，本質(zhì)是保護(hù)人類自己的生存環(huán)境呢。

竹節(jié)蟲：森林里傳奇的“擬態(tài)王者”

在東南亞的熱帶雨林里，一只饑餓的樹蛙正四處尋找獵物。

突然，它盯住一根細(xì)長的“樹枝”，然而這根“樹枝”緩緩動了起來！原來這是一只竹節(jié)蟲趴在樹枝上，偶爾會把長足伸展開來，并且輕輕抖動。

它偽裝得太好了，連樹蛙都被騙過。因?yàn)橥瑯渲σ粯佣际蔷G色，整體看起來好像樹枝被風(fēng)輕輕吹動一樣，極具隱蔽性。

竹節(jié)蟲是無脊椎動物，屬有翅亞綱，因身體極似樹木的細(xì)枝而得名，并且與其棲息環(huán)境相似，不易被敵害發(fā)現(xiàn)。

有趣的是，竹節(jié)蟲有的長得像樹枝，有的長得像樹葉，甚至能隨風(fēng)搖擺模仿風(fēng)吹樹枝的動態(tài)！

竹節(jié)蟲（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

另外一個絕活，那就是會“裝死”。平時趴在樹枝上一動不動，如果遇到天敵，竹節(jié)蟲并不是拔腿逃跑，而是收胸?cái)n足身體僵直，一直保持這個姿勢，讓天敵認(rèn)為它已經(jīng)死掉，于是就放棄了它。

從侏羅紀(jì)時代繁衍至今，竹節(jié)蟲靠“易容術(shù)”獨(dú)步天下。除了模仿各種樹枝和樹葉，還能根據(jù)光線、濕度、溫度的差異改變體色，甚至能模仿枯枝的裂紋或苔蘚斑點(diǎn)。

竹節(jié)蟲（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

更有“特點(diǎn)”的是，一只竹節(jié)蟲被蜥蜴咬住了腿，情急之下，它會直接“斷腿逃跑”！

更神奇的是，幾周后它的腿竟慢慢長回來了。這種能力被稱為“自切”，類似于壁虎斷尾的姿態(tài)。

全世界的竹節(jié)蟲都屬于竹節(jié)蟲目，分為5科300多屬2800多種，我國已發(fā)現(xiàn)過4科300多種。

大多數(shù)昆蟲的體型都不會超過人類手掌大小，相比之下竹節(jié)蟲體長而大，為中型或大型昆蟲。

竹節(jié)蟲（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

以往媒體記載，2008年10月馬來西亞的陳氏竹節(jié)蟲全長55厘米，以其發(fā)現(xiàn)者命名，這條世界最長的昆蟲，被保存在英國倫敦的自然歷史博物館。

關(guān)于陳氏竹節(jié)蟲的信息很少，主要因?yàn)樵谝巴庖l(fā)現(xiàn)它們極其困難，在熱帶雨林里可以完美地隱藏起來。

2016年，我國四川省成都市華希昆蟲博物館在廣西壯族自治區(qū)發(fā)現(xiàn)的“中國巨竹節(jié)蟲”，或?yàn)槿挛锓N，長62.4厘米。刷新了世界上已被人類發(fā)現(xiàn)的80多萬種昆蟲中的最長紀(jì)錄，成為新的世界最長昆蟲。

中國巨竹節(jié)蟲（資料圖片） ▼

匪夷所思的現(xiàn)象還有，在惡劣條件下，竹節(jié)蟲可以用“孤雌生殖”的特異功能，單性繁殖后代，生生不息。

新西蘭的某種竹節(jié)蟲種群可在有性無性繁殖間自如切換。

研究者表示，這種奇特的昆蟲可以幫助科學(xué)家了解有性繁殖和無性繁殖的相對優(yōu)勢。這并不等同它們?yōu)榇菩弁w，實(shí)際上竹節(jié)蟲仍有公母之分。

我們逐漸明白，大自然中昆蟲最神奇的偽裝魔法：不是消失，而是與森林溫柔地融合在一起。

自然背面樹枝上的竹節(jié)蟲（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

蜻蜓：大自然No.1捕獵高手

“小荷才露尖尖角，早有蜻蜓立上頭”。清晨，一滴露珠從荷葉上滑落，驚醒了睡在蘆葦叢中的小蜻蜓，它抖了抖透明的翅膀，陽光透過薄翼，折射出彩虹般的光澤。

夏日荷花池蜻蜓荷花（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

別小看這種長著翅膀的昆蟲，它被稱為昆蟲界的“頂級獵手”：捕捉目標(biāo)獵物的成功率超過95%。

科學(xué)家在《當(dāng)代生物學(xué)》上發(fā)表的文章稱，蜻蜓的腦細(xì)胞具有不同尋常的功能，使蜻蜓成為更高效的捕食者。

具體來講，蜻蜓只專注于一個目標(biāo)，并且可以過濾掉無用的視覺信息，這個過程被稱為“選擇性注意”。它們每“鎖定”一個目標(biāo)時，只專注于選定的那個獵物，腦細(xì)胞就會過濾掉其他潛在的獵物。

你還有印象嗎？蜻蜓翅膀末端有很多的小方格。

不要小看這個小小的方格，它被稱為“翅脈”，在高速飛行時，有了這個小方格就相當(dāng)于給翅膀提供了所需的強(qiáng)度和剛度，有效地消除了翅膀末端流體渦流經(jīng)過而豎立起來的變形，嵌入翅脈中的翅膜則能夠有效地分散外界作用力。

荷花池蜻蜓（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

通過掃描電子顯微鏡，科學(xué)家觀察了蜻蜓（黃蜻和紅蜻）翅脈表面，發(fā)現(xiàn)了令人驚奇的微納米結(jié)構(gòu)和形貌。這些奇異的微納米結(jié)構(gòu)和形貌，是讓蜻蜓擁有超強(qiáng)的飛行能力的因素之一。

此外，這些由納米級幾何形狀的復(fù)雜結(jié)構(gòu)組成的翅膀，可以高效地殺死細(xì)菌。昆士蘭理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)，制作出精細(xì)度超高的復(fù)雜圖像，揭示了蜻蜓翅膀表面上有超過100億個微小的“梳狀剔除”結(jié)構(gòu)。 這種獨(dú)特的微結(jié)構(gòu)，使得蜻蜓可以通過振翅的方式，將細(xì)菌悉數(shù)抖落掉。

紅蜻（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

地球上現(xiàn)存的蜻蜓種類多達(dá)5000多種，分布于我國的種類就已經(jīng)多達(dá)250種。蜻蜓是地球上最古老最原始的昆蟲之一，其發(fā)現(xiàn)的歷史也早于恐龍。

史前巨脈蜻蜓化石（資料圖片） ▼

時間倒回到遠(yuǎn)古時期3.2億年前的石炭紀(jì)，蜻蜓體型過于龐大，它有一個霸氣的名稱，也就是巨脈蜻蜓，要比現(xiàn)代蜻蜓大約10多倍。

史前巨脈蜻蜓復(fù)原圖（圖源@Catciència o quasi） ▼

現(xiàn)代的蜻蜓體型都是偏小的，但仍舊成為大自然設(shè)計(jì)的“完美飛行器”。

蜻蜓的腦袋可以靈活地來回扭動，這個動作讓視野更加遼闊。蜻蜓所擁有的復(fù)眼是整個昆蟲界最多的，一只蜻蜓具備的復(fù)眼少則20000多則28000只，每一只復(fù)眼都直接與感光細(xì)胞和神經(jīng)中樞連接，每只眼睛所看到的畫面單獨(dú)成像直接傳送到大腦，且306度無死角的全方位掃描，迅速分析出物體的形狀和大小，計(jì)算出物體的移動速度。

紅蜻的眼睛（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

有句民間俗語“蜻蜓低飛，不風(fēng)即雨”，有一定的科學(xué)根據(jù)。

在快下雨或陰天時，氣候濕潤，空氣濕度大。蜻蜓的翅膀由角質(zhì)化蛋白質(zhì)組成，飛行時易沾上水汽變濕，增加重量，使其難以在高空飛行，因此降低高度。

夏日荷池中的生靈與荷花荷葉小景（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

地球，這顆目前已知擁有生命的星球，孕育了無數(shù)生命奇跡。從龐大的恐龍到微小的細(xì)菌，每一個角落都充滿了生機(jī)。在肉眼可見的微觀世界中，昆蟲無疑是最為引人注目的存在。

昆蟲是地球上種類最多、數(shù)量最龐大的生物類群，它們無處不在，仿佛總是悄無聲息地出現(xiàn)在我們意料之外的地方。

螳螂（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

它們通常體型微小，卻在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色：傳粉、分解有機(jī)物、維持食物鏈平衡等等。

盡管如此，昆蟲常常為人所忽視，昆蟲的多樣性仍有許多未知領(lǐng)域等待探索。

藍(lán)色蝴蝶停在巖石上（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

此外，當(dāng)我們俯身觀察這些微型小小生物時，會發(fā)現(xiàn)它們身上蘊(yùn)含著無數(shù)啟發(fā)人類的科技靈感。

譬如，螢火蟲的發(fā)光原理被應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)檢測、甲蟲外殼的納米結(jié)構(gòu)啟發(fā)了新型防水材料的研發(fā)……

更深遠(yuǎn)的是，來自無脊椎動物昆蟲綱下的微小生物，對我們現(xiàn)代世界的每一個角落的影響，也正如蝴蝶效應(yīng)一般會引起風(fēng)暴。

蜜蜂特寫鏡頭展示其復(fù)眼和觸角（圖源@攝圖網(wǎng)） ▼

昆蟲塑造了我們聆聽、感覺、品味和觀察世界的方式。當(dāng)我們?yōu)榘l(fā)現(xiàn)系外行星而歡呼時，不妨也低頭看看腳下這個被忽視的“昆蟲星球”——同樣充滿驚奇，而且離我們?nèi)绱酥?/p>

下次在公園散步時

請放慢腳步

留意那片樹葉上閃爍金屬光澤的吉丁蟲

或是樹干上緩慢移動的竹節(jié)蟲

這些昆蟲戰(zhàn)士正上演著

精彩的生存史詩

而我們何其有幸

能夠成為這場演出的觀眾

參考資料：

《蝴蝶效應(yīng)：蟲膠、蠶絲、胭脂蟲紅如何影響人類文明，塑造現(xiàn)代世界》作者：[美]愛德華·梅利洛（Edward Melillo） 譯者：王瑜玲 中信出版集團(tuán)出版

公眾號：化學(xué)深耕堂

諾貝爾獎官網(wǎng)（2008年化學(xué)獎公告https://www.nobelprize.org）

世界自然保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）報(bào)告

《“追光”20多年，他發(fā)現(xiàn)并定名了4種我國獨(dú)有的螢火蟲種類》長江日報(bào)

《南京老山森林里的“偽裝者”》揚(yáng)子晚報(bào)

《中國發(fā)現(xiàn)世界最長昆蟲全長62.4厘米 堪比成年人胳膊》華西都市報(bào)

《揭秘體態(tài)怪異竹節(jié)蟲：叢林隱士的魔法術(shù)》中國科學(xué)探險(xiǎn)

《分子生態(tài)學(xué)》竹節(jié)蟲孤雌生殖研究

《蜻蜓捕食的“獨(dú)門妙計(jì)”》搜狐科學(xué)媒介中心訂閱號

Sciengine科技期刊

《蜻蜓雖小，其翅亦“剛”》澎湃新聞

《為什么蜻蜓的翅膀不生細(xì)菌？》搜狐科學(xué)解碼訂閱號

《為何總是有人說蜻蜓不是地球上的生物》網(wǎng)易號心中的麥田

《趣味昆蟲學(xué)》中國青年出版社

《聯(lián)合國糧農(nóng)組織：蜜蜂數(shù)量下降威脅全球糧食安全》央視網(wǎng)

《昆蟲記》法布爾，19世紀(jì)經(jīng)典昆蟲學(xué)著作

《解讀科幻電影蟻人：以小搏大的螞蟻軍團(tuán)》，科通社

本文創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)| 探客社

撰文| 亞鳳 編輯| 奎鵬

地圖編輯| 李北平設(shè)計(jì)| 賈恩艷

校審| 西西

封面及首圖底圖來源@攝圖網(wǎng)

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