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品

這一幕每天都在全球各地的角落上演

很多富有創造性的飾品設計靈感

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，研究表明它們在3億5400萬年的古生代泥盆紀就很繁盛，這也要早于出現在兩億年的鳥類，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） ▼

2021年，英國劍橋大學的科學家們，發現了一個有可能是地球上最大的節肢動物化石，這是一個來自于石炭紀，也就是“巨蟲時代”的古馬陸化石，它看起來和現代的蜈蚣很像，

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，近似蜈蚣的樣子。它雖非現代昆蟲的直接祖先，但能反映早期昆蟲的形態，那種身體分節、附肢較多、生活在水中或是潮濕環境中的原始節肢動物。

2022年，美國德克薩斯大學的研究人員稱，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現，是迄今為止發現的最古老的“昆蟲”。

從化石中發現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現的距今4.25億年前的一具千足蟲化石（資料圖片） ▼

當然，昆蟲在地球上的起源可能還會更早，這需要新的化石發現來證明。

后來，在漫長的演化過程中，通過體節融合、附肢特化、適應陸地呼吸等關鍵變化，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大的科技力量之一。

螢火蟲：夜空中的“光源導師”

森林洞穴前水面螢火蟲（圖源@攝圖網） ▼

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。原來是螢火蟲閃動著長在腹部末端發光的“小燈籠”，它們可是自然界最著名的“燈光設計師”。

螢火蟲腹部末端發光的“小燈籠”（圖源@攝圖網） ▼

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，螢火蟲的光亮度太低，實際光亮根本無法供人照明讀書。螢火蟲腹部特化的發光器官產生冷光，發光效率接近100%，幾乎不產生任何熱量浪費。

螢火蟲的發光器官由一群特殊的大型細胞構成，里面密布著許多神經和細小的空氣管道，發光細胞就靠它們獲得充足的空氣供應。發光細胞的下面是一群反射細胞，它們組成了獨特的“反射裝置”。

這種生物發光現象稱為“螢光素—螢光素酶反應”，是人類至今無法完全復制的生化奇跡。

明孝陵夏天夜晚的螢火蟲與古建筑（圖源@攝圖網） ▼

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，全世界僅發現了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；發現并定名了4種我國獨有的螢火蟲種類：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） ▼

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，科學家們研究了數百年，直到現在也沒能完全解開他們為何同步發光。只是了解到，不同種類的螢火蟲有獨特的閃光模式，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著。

森林溪流旁螢火蟲閃爍（圖源@攝圖網） ▼

螢火蟲對水質和空氣污染極其敏感，是生態健康的“晴雨表”。

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

原始紅樹林森林（圖源@攝圖網） ▼

縱觀自然界，螢火蟲、水母都是常見的發光生物。

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

2008年諾貝爾化學獎獲獎者是下村修、查爾菲、錢永健等三名科學家，他們因從水晶水母中分離出綠色熒光蛋白（GFP），但其科學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光的化學原理。

下次見到螢火蟲，不妨靜靜地觀察一下這些推動現代生物醫學技術革命的小可愛們。毋庸置疑，保護螢火蟲，本質是保護人類自己的生存環境呢。

竹節蟲：森林里傳奇的“擬態王者”

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，它盯住一根細長的“樹枝”，然而這根“樹枝”緩緩動了起來！原來這是一只竹節蟲趴在樹枝上，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。因為同樹枝一樣都是綠色，整體看起來好像樹枝被風輕輕吹動一樣，極具隱蔽性。

竹節蟲是無脊椎動物，屬有翅亞綱，因身體極似樹木的細枝而得名，并且與其棲息環境相似，不易被敵害發現。

有趣的是，竹節蟲有的長得像樹枝，有的長得像樹葉，甚至能隨風搖擺模仿風吹樹枝的動態！

竹節蟲（圖源@攝圖網） ▼

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，竹節蟲并不是拔腿逃跑，而是收胸攏足身體僵直，一直保持這個姿勢，讓天敵認為它已經死掉，于是就放棄了它。

從侏羅紀時代繁衍至今，竹節蟲靠“易容術”獨步天下。除了模仿各種樹枝和樹葉，還能根據光線、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。

竹節蟲（圖源@攝圖網） ▼

更有“特點”的是，一只竹節蟲被蜥蜴咬住了腿，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。

全世界的竹節蟲都屬于竹節蟲目，分為5科300多屬2800多種，我國已發現過4科300多種。

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

竹節蟲（圖源@攝圖網） ▼

以往媒體記載，2008年10月馬來西亞的陳氏竹節蟲全長55厘米，以其發現者命名，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。

關于陳氏竹節蟲的信息很少，主要因為在野外要發現它們極其困難，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發現的“中國巨竹節蟲”，或為全新物種，長62.4厘米。刷新了世界上已被人類發現的80多萬種昆蟲中的最長紀錄，成為新的世界最長昆蟲。

中國巨竹節蟲（資料圖片） ▼

匪夷所思的現象還有，在惡劣條件下，竹節蟲可以用“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家了解有性繁殖和無性繁殖的相對優勢。這并不等同它們為雌雄同體，實際上竹節蟲仍有公母之分。

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蟲（圖源@攝圖網） ▼

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） ▼

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

科學家在《當代生物學》上發表的文章稱，蜻蜓的腦細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，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”一個目標時，只專注于選定的那個獵物，腦細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于給翅膀提供了所需的強度和剛度，有效地消除了翅膀末端流體渦流經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） ▼

通過掃描電子顯微鏡，科學家觀察了蜻蜓（黃蜻和紅蜻）翅脈表面，發現了令人驚奇的微納米結構和形貌。這些奇異的微納米結構和形貌，是讓蜻蜓擁有超強的飛行能力的因素之一。

此外，這些由納米級幾何形狀的復雜結構組成的翅膀，可以高效地殺死細菌。昆士蘭理工大學的研究團隊，制作出精細度超高的復雜圖像，揭示了蜻蜓翅膀表面上有超過100億個微小的“梳狀剔除”結構。 這種獨特的微結構，使得蜻蜓可以通過振翅的方式，將細菌悉數抖落掉。

紅蜻（圖源@攝圖網） ▼

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

史前巨脈蜻蜓化石（資料圖片） ▼

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

史前巨脈蜻蜓復原圖（圖源@Catciència o quasi） ▼

現代的蜻蜓體型都是偏小的，但仍舊成為大自然設計的“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。蜻蜓所擁有的復眼是整個昆蟲界最多的，一只蜻蜓具備的復眼少則20000多則28000只，每一只復眼都直接與感光細胞和神經中樞連接，每只眼睛所看到的畫面單獨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，計算出物體的移動速度。

紅蜻的眼睛（圖源@攝圖網） ▼

有句民間俗語“蜻蜓低飛，不風即雨”，有一定的科學根據。

在快下雨或陰天時，氣候濕潤，空氣濕度大。蜻蜓的翅膀由角質化蛋白質組成，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） ▼

地球，這顆目前已知擁有生命的星球，孕育了無數生命奇跡。從龐大的恐龍到微小的細菌，每一個角落都充滿了生機。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在我們意料之外的地方。

螳螂（圖源@攝圖網） ▼

它們通常體型微小，卻在生態系統中扮演著至關重要的角色：傳粉、分解有機物、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域等待探索。

藍色蝴蝶停在巖石上（圖源@攝圖網） ▼

此外，當我們俯身觀察這些微型小小生物時，會發現它們身上蘊含著無數啟發人類的科技靈感。

譬如，螢火蟲的發光原理被應用于生物醫學檢測、甲蟲外殼的納米結構啟發了新型防水材料的研發……

更深遠的是，來自無脊椎動物昆蟲綱下的微小生物，對我們現代世界的每一個角落的影響，也正如蝴蝶效應一般會引起風暴。

蜜蜂特寫鏡頭展示其復眼和觸角（圖源@攝圖網） ▼

昆蟲塑造了我們聆聽、感覺、品味和觀察世界的方式。當我們為發現系外行星而歡呼時，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，而且離我們如此之近。

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蟲

這些昆蟲戰士正上演著

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

公眾號：化學深耕堂

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

世界自然保護聯盟（IUCN）報告

《“追光”20多年，他發現并定名了4種我國獨有的螢火蟲種類》長江日報

《南京老山森林里的“偽裝者”》揚子晚報

《中國發現世界最長昆蟲全長62.4厘米 堪比成年人胳膊》華西都市報

《揭秘體態怪異竹節蟲：叢林隱士的魔法術》中國科學探險

《分子生態學》竹節蟲孤雌生殖研究

《蜻蜓捕食的“獨門妙計”》搜狐科學媒介中心訂閱號

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菌？》搜狐科學解碼訂閱號

《為何總是有人說蜻蜓不是地球上的生物》網易號心中的麥田

《趣味昆蟲學》中國青年出版社

《聯合國糧農組織：蜜蜂數量下降威脅全球糧食安全》央視網

《昆蟲記》法布爾，19世紀經典昆蟲學著作

《解讀科幻電影蟻人：以小搏大的螞蟻軍團》，科通社

本文創作團隊| 探客社

撰文| 亞鳳 編輯| 奎鵬

地圖編輯| 李北平設計| 賈恩艷

校審| 西西

封面及首圖底圖來源@攝圖網

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