昆虫世界与人类社会试讲稿-149.4(第三章).ppt.deflate

第三章昆虫各种各样的生活技巧除了人类以外．昆虫可说是目前最繁荣的动物群，已知的种类占整个动物种类数的七成以上，其踪影自北极至南极．遍及地球各角落，包括沙漠、温泉、火山地带。它们为何能够如此兴盛呢？除了惊人的繁殖力、快速的发育外，还在于它们各有各的存活技巧。第一节超强的体力与耐力一、追求速度与距离的飞行专家谈到昆虫的活动，最明显的还是飞翔，虽然鸟类、蝙蝠也会飞，不过它们只是将前肢改造为翅膀，昆虫却是保持原有的6只脚，延伸胸部背板，发展出真正的翅膀，世上真正具有翅膀的可说只有昆虫。由翅膀来扩大生活空间，昆虫才得以建立现在稳固的繁荣地位。那么昆虫到底能飞多快或多久呢？由于测试的昆虫种类，测试时的条件、方法的不同，结果有很大的差异。据报道（朱耀沂），飞行速度最快的是一种驯鹿蝇(Oedemagenasp．)，飞翔时速记录达是40公里。在可信度较高的记录中，另有比驯鹿蝇更厉害的快飞能手，例如胡蜂、牛虻与一些蜻蜓，都有时速50公里以上的飞翔记录。此外，家蝇的8公里、凤蝶的19公里、蜜蜂的20公里、天蛾的40公里等，都算是较可靠的数值。而无霸勾蜓（Anotogastersieboldii）追捕猎物时，瞬间速度竟超过100公里/时。昆虫搏翅而飞，一秒钟的搏翅数比鸟类多很多，虽然也有如凤蝶的每秒仅五六次，但一般而言，搏翅数都相当惊人，例如蜜蜂每秒搏翅数为190次、家蝇200次、蚊子500次以上，糠蚊（Ceratopogonsp.）超过1000次。昆虫这种小型动物，如何能做到高频率的搏翅运动，个中的奥秘值得探索。原因之一是飞翔用肌肉的特性，能够把飞翔代谢物迅速分解。另一个原因在于昆虫的外骨骼，如果昆虫的身体也如鸟类、蝙蝠以内骨骼构成，并利用关节部的滑动来搏翅，那么随着身体的小型化，所导致的摩擦系数也会跟着增大，体形娇小的昆虫根本不可能做到高频率的搏翅。反观昆虫的飞翔，是以肌肉直接连接于外骨骼骨片的内侧，以杠杆原理伸缩，不会受摩擦系数的影响。至于飞翔距离，常被引用的是持续飞行9个小时、从非洲横越大西洋到达西印度群岛的沙漠飞蝗(Schistocercagregaria)；此外，欧洲产的姬红蛱（jia）蝶(Vanessacarduri)，也是从北非、中东地域的越冬场所出发，飞越地中海、阿尔卑斯山脉，经过3～5千公里的大旅行，在五六月间抵达英国南部；该蛱蝶的部分族群甚至还继续飞到苏格兰、冰岛等地。沙漠飞蝗(Schistocercagregaria)姬红蛱蝶(Vanessacarduri)另一个有名的长距离迁移例子是北美的大桦斑蝶（帝王蝶，Danausplexippus)，而从近年的调查得知，中国台湾的青斑蝶(Paranticaswinhoei)也可自台渡海飞到日本。但长距离迁徙并不只是蝗虫、蝴蝶的专利，前一章介绍的粟夜盗、飞虱类，也都是能做长距离迁徙的昆虫远征军。虽然蝴蝶类的向北大飞翔，如今已知是秋季往南飞回越冬地的一趟有回程的旅行，但薄翅蜻蜓(Pantalaflavescens)的长距离群飞，至今仍是未解之谜。原本生活在热带、亚热带的薄翅蜻蜓，在夏末、秋初常见于台，但此后它们继续向北方展开长距离的飞行，有时甚至到达约2000公里远的日本北海道，在当地的池塘产卵；然而到了冬天，水温降到4℃时，所有的卵、若虫惨遭冻死。就此而言，薄翅蜻蜓长达2000公里的大飞行，根本是趟无谓的不归之旅，但它们为何要如此做呢？不得而知，只能问它们自己了。二、田径与举重的记录保持者再来看昆虫的爬行。虽然独角仙1秒钟只能行走5厘米，而瓢虫、蚂蚁的秒速只有1厘米，但想想，蜗牛1分钟也才走10厘米呀!黑蜚蠊（Periplaanetafuliginosa）可算是短跑健将，能以秒速50厘米的速度疾行，以它约3厘米的体长来看，一秒钟可行走的距离为体长的15～17倍。在哺乳动物中，猎豹是有名的短跑选手，体长（不包括尾部）150厘米的猎豹以80公里的时速奔跑，换算为秒速大致是60米，约是体长的40倍。如此看来，蟑螂的短跑速度还是差猎豹一截，不过，它还是有以5秒钟跑完100米的好记录。说起蟑螂的短跑，有趣的并不只是速度，起跑之快更值得一谈。蟑螂有一对长长的触角，腹端另有一对叶片状尾角，这些都是能够感受空气流动的超级感觉器，只要空气有些微流动，就能感受到危险临身，而在1‰秒内迅速逃离。反观我们人类，从感受刺激到发起行动，需要l／10到1％秒的时间，若和人类身体一般大的蟑螂赛跑，我们是绝对输的。谈到昆虫的跳跃、跳远记录，应是蝗虫的75厘米，其次是蟋蟀的60厘米，另有跳蚤、角蝉的30厘米，属于金花虫的一群叶蚤的25厘米，弹尾虫的20厘米等，它们都称得上是跳跃能手。若以身体比例计算，跳蚤一跳可达体长的200倍，冠军非它莫属。跳蚤不仅跳得远，也跳得高，一跳可达33厘米高，说它是跳远、跳高双料冠军，当之无愧。在会跳的昆虫中，叩头虫拥有一项傲视群虫的特技。叩头虫的跳跃方式虽说类似武术中的“鲤鱼打挺”，但这种翻转动作并不使用脚，而是靠前胸后缘伸出的长刺，和它下面凹沟部分肌肉的伸缩作用来完成。就一只体长仅1.2厘米、体重0.4克的叩头虫所做的试验，得知它可往上跳30厘米；做这种动作，它需要相当于举起400克重物的能量，而在空中数次翻滚，头落地时所承受的能量更高达2.3公斤。但令人惊讶的是，叩头虫落地后不仅没有脑震荡的症状，甚至还可以再跳。当然，跳高运动对叩头虫来说也很耗体力，在数次的跳高动作之后，休息时间愈来愈长，跳高的高度也逐渐降低。叩头虫的这种举动，被认为是为了逃避鸟类的啄食，所幸一两次的跳跃，就可逃离敌害的攻击。再来看拉力的问题。人类能够拉动东西的力量，依个人、场所而异，从可靠的资料来看，人类大致可拉动相当于自己体重86％的东西。马被认为是很有力气的动物，过去常被用于拉车，甚至以军马拉大炮，并有以“马力”形容力气之大的说法。其实马的拉力出人意外地小，大致只能拉自己体重50％～85％的东西；相较之下，昆虫的拉力则很惊人，平均起来，可拉动自己体重20倍的东西，这也是因为它们的肌肉有着和哺乳动物完全不同的构造与功能。昆虫中的拉力冠军应是独角仙，它可拉动比自己重100倍的东西，若所在的表面略为粗糙，它甚至可用爪抓牢地面，再增加两三倍的拉力。至于深山锹形虫(Lucanusspp．)、锯齿锹形虫(Prosopocoilusspp．)，能拉的重量虽然只有独角仙的一半，但由于它们的体重大约只有独角仙的三分之一，以体重分级来看，锹型虫才是大力士；此外，蟑螂的拉力也可和锹形虫相比。至于蚂蚁，可推动比它重50倍的小石头；蜜蜂则可拉动比它重300倍的轮上物体，相当于一个人同时拉动两辆货柜卡车。三、超忍耐力赛的各类高手无论脊椎动物、无脊椎动物，水都是维持生命不可缺少的。昆虫的体形不算大，体表面积与体积相比，前者占的比率较大，以不透水的外骨骼盖蔽整个身体，可以减少水分的发散；另外，昆虫不用肺呼吸，而以气管系统直接把空气送到身体组织中也能阻止水分在呼气时逸出；尽管有这些生理构造的配合，我们还是常常看到昆虫吸食露水来补充体内的水分。不过，仍有昆虫能在干燥的条件下完成发育，其中之一就是美国西部的一种红缘吉丁虫（Scintillatrixsp．)。该虫选择美国松的老树为寄主产卵，孵化的幼虫通常经过二至四年的幼虫期才化蛹，越冬后，翌年羽化而出。这样的生活史，本与多种吉丁虫相同，不值得大写特写，但当幼虫还未长大、树却被砍伐用于建材时，情形就不同了。根据可靠记录，树被砍后，经过五十年，在建材上仍可发现该吉丁虫羽化成虫，这或许是因为建材中缺乏水分，让幼虫的发育拖延到平常的十多倍。在这样严苛的条件下，红缘吉丁虫仍能完成发育，实在太令人惊讶了。另一种超级耐旱的昆虫，是生活在非洲沙漠的摇蚊幼虫（用作热带鱼饲料的水栖昆虫—红虫），在连续几个月干旱的沙漠里，它呈现木乃伊状，耐心地等待下一次的降雨。确实曾经有过以下的案例：从五、六年未曾下雨的地区采回已呈木乃伊状的幼虫，在实验室里泡水后，它马上恢复活力，开始蠕动身体。其实它惊人的忍耐力，不只表现在抗旱性，它还能在短时间内忍受102℃的高温，或零下270℃的低温。再看另一个例子。斑脚沼蚊（Mansoniauniformis）的幼虫，在为期两个星期的幼虫期，不像别种孑孓为了呼吸，需要来回水表与水中，而是始终潜在水中。原来它的腹端有含锯齿状突起的锥状呼吸器，只要插入布袋莲等水生植物的茎、根部，利用植物体内的空气呼吸即可。蜻蜓、蜉蝣的若虫，甚至鱼类等生活于水中的动物都以鳃呼吸，但孑孓、鲸或海豚等，却不用鳃来呼吸，都各有充分的理由。1000毫升的空气中有200毫升的氧气，但1000毫升的水中，氧气却不到10毫升，因此要从水中获得氧气，必须消耗掉大量的能量。例如鱼类基础代谢量的10％用在呼吸，陆生哺乳动物却只需1％到2％的能量，而且还不必在水表、水中来回。如此看来，斑脚沼蚊幼虫静止地寄生于水中植物，以取得氧气的方法，可说是生活在水中的动物最省力的呼吸方法。说到昆虫的忍术，最高段的可能是蚁狮的粪秘工夫。蚁狮如名所示，以蚂蚁为主要食物，通常在干燥的砂砾地营造乳钵状的陷阱，等待猎取蚂蚁以吸食其体液，吸完汁液后再将蚂蚁尸体弹出陷阱外。蚁狮的幼虫期长达一、二年，期间并不排泄，以免污染自己蛰伏的场所，要到化蛹羽化后，爬到附近的杂草上，在翅膀、身体硬化后，才做出生平第一次的排泄。虽然这段尿秘、粪秘期很长，但化蛹前的幼虫，肚子却不见胀大，真是不可思议。四、沙漠恶地的求生专家沙漠虽然炎热干燥，仍有昆虫活动，否则毒蝎、老鼠、狐狸等食虫性动物如何在沙漠中生活呢？先来看看沙漠中的昆虫如何解决“干”的问题。沙漠中有一种蟋蟀，它手掌般的脚端，适合挖洞，不但能在洞中躲避蜥蜴等天敌，到了晚上，还可吸饮从沙里蒸发而附着在身体上的少量水分，藉此补充水分。但更绝的，应是栖息在南非大西洋沿岸纳米比沙漠中的倒立拟步行虫（Globosaspp.），当从南极吹来的锋面降临时，它背向着风头倒立，以背面接收雾粒，等它凝成水滴后流到嘴里。此外，倒立拟步行虫也常安静地守在白蚁巢旁，因为白蚁为了修理或扩大巢窝，会从深土层中挖出含水的土块或木片，它就可以趁机从中偷吸一些水分。至于避热，尤其重要的是快跑中的散热方法。昆虫由于体形小，身体表面积所占的比率较大，快跑时因空气的对流，容易散热。例如生活在纳米比沙漠的另一种拟步行虫—长脚拟步行虫(Onymacrisrugotipennis)，是体长仅l厘米的小甲虫，它的外骨骼甚为发达，水分不易蒸发，在白天最热的时段，它能以秒速l米的速度，奔跑于甚难行走的砂地上，藉由奔跑时产生的空气对流来散热，这是小型昆虫才能做到的。类似的现象在我们制作的机器上也看得到，例如小型车，即使未装冷却器也能在高温下走动，若是大型车，一定会因为引擎过热而抛锚。虽然不少昆虫身被密毛，但生活在热带，尤其沙漠的昆虫，身体大都缺毛而光滑，甚至还带着金属光泽，最佳的例子非虎甲虫莫属。虎甲虫是夏天裸地上常见的昆虫，当气温不足20℃时，它会趴在地面，以日光浴提高体温，当地面温度升高到近40℃时，它改以长脚站立，甚至以l米左右的高度低空飞翔数秒，藉以散热。这是因为离地面数厘米的高度与地面的温度差异已相当大，而且它具金属光泽的光滑体表还能提高飞动时的散热效果。这样看来，生活在沙漠的蚂蚁多具长脚，也是为了逃避地面的辐射热。谈到沙漠中的蚂蚁，非谈谈银色沙漠蚁（Cataglyphisbombycina）不可。它是生活在撒哈拉沙漠的长脚型蚂蚁，活动时间只在地表温度到达50℃高温时，因为45℃以下，仍是它的天敌沙漠蜥蜴活动的时段；不过耐热性再强的它，在50℃的高温下也只能忍受4分钟。好不容易利用蜥蜴躲起来的时间活动，却只有短短的4分钟可以觅食，还真是相当辛苦。五、处变不惊的体温调节能手寒冷的冬天，无论对恒温或变温动物而言，都是难受的季节，因此有些动物便如候鸟般迁移到南方避寒，有的则就地躲藏而越冬，甚至进入休眠状态。但对部分动物来说，寒冬因为没有捕食者反而比较安全。台湾岛位于热带及亚热带地域，冬天不算严寒，能看到一些昆虫活动不算稀奇；但到了温带，甚至寒带地域，竟然还是看得到以冬天为