书城童书伊甸园里的动物们
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第18章 千姿百态的昆虫翅

自然界中能够飞翔的动物很多,它们各自拥有一套“飞行器”,就是我们所说的“翅”或“翅膀”。然而,“翅”和“翅膀”一字之差,意思并不完全相同。鸟类、蝙蝠的飞行器,严格地说应称“翅膀”,而昆虫的飞行器就称为“翅”。因为,前者是由前肢(膀)演变来的,即由原来的行走器官逐渐转化为飞行器官;而后者与行走的附肢毫不相干。科学家们根据化石推测,早在3亿年前,昆虫的身体就出现了翅,从而使纤小的昆虫,成了地球上第一批“飞行家”。

别看昆虫翅薄如膜,但还挺复杂哩!昆虫的翅是从体壁自中胸、后胸背板两侧,向外延伸而形成的“翅芽”发展来的。翅芽按其发生情况,可分为两类:一类叫“外翅类”,它是外生的,即由虫体表皮凸出形成;另一类叫“内翅类”,它是内生的,即由虫体表皮内褶,形成成虫盘,再由成虫盘长出翅芽。蝗虫、蜻蜓、蜉蝣等不完全变态的昆虫,都属于外翅类;金龟子、苍蝇、蝴蝶、蛾子等完全变态的昆虫,均属于内翅类。

在昆虫幼嫩细小的翅芽中,蕴藏着轻纱般的阔翅,还有气管、血管、神经等。随着虫体生长发育,翅芽渐渐伸展成薄而扁平的翅,血管、神经等大多消散,只留气管贯穿其中,形成坚实而隆起的“翅脉”,对翅起着支架作用。翅脉在翅面上的分布形式,因种而异。昆虫学家把这种分布形式称为“脉相”,其中有“纵脉”和“横脉”之分,纵横脉相交错,在翅面上形成众多“翅室”。脉相是昆虫分类学的重要标志,怪不得昆虫学家拿到一枚翅,就能从上百万种虫子中识别出属于哪一类。

绝大多数昆虫的成虫都具有两对翅,生长在中胸上的叫“前翅”,生长在后胸上的叫“后翅”。由于昆虫的生活方式及其所处生活环境不同,昆虫的翅也是五花八门。蜜蜂、苍蝇、蚂蚁、蜻蜓的翅呈膜质,轻薄、光滑而透明,翅脉清楚可见,一般叫“膜翅”。蝼蛄、油葫芦、中华蚱蜢、蝗虫等的翅,前翅狭小呈革质,叫“复翅”,后翅宽大呈膜质,且能折叠藏于前翅下。有的昆虫经过长期的进化,前翅翅面加厚,全部角质化,质地坚硬,失去翅脉,如同鞘套,称作“鞘翅”,后翅膜质,常折叠藏于前翅下,翅脉稀少。人们熟悉的瓢虫、天牛、金龟子、叩头虫等甲虫的翅就是这样。它们的飞行靠膜质的后翅,翅震低,飞速不快,但是,鞘翅对虫体具有盔甲般的保护作用,而且在飞行时呈V字形,并且微微摆动,能在飞行时保持稳定。有趣的是,有些昆虫如梨蝽、三点盲蝽、豆二星蝽等,它们的前翅仅在基部角质化,而前翅的端部和后翅仍为膜质,故前翅特称“半鞘翅”。还有许多昆虫,翅面上长着不同的被覆物,如毛翅目昆虫的翅面上长有很多毛,叫“毛翅”;蓟马的翅虽狭小,但覆有很多细小的缨状毛,叫“缨翅”;蝴蝶、蛾子的翅面上,密布着一层五光十色的粉状鳞片,构成了各种色彩悦目的图案,称“鳞翅”。鳞翅上的粉状鳞片并不是浮在翅面上的细粉,而是从翅膜上生出来的一种体毛的变形。有的昆虫翅上还有特殊的结构,如蜜蜂,一旦停落下来,那宽大的翅立刻变成了两条狭窄的薄片。

原来,蜜蜂的前翅有褶,可以像扇子一样折叠起来,折叠后,它的后腹部就全部露在外面。如果用放大镜观察,可以在蜜蜂的后翅尖端边缘上发现一排齿状的小钩,叫“翅钩”;而在前翅背面生有一排小孔,当前后翅重叠在一起时,后翅翅钩恰在前翅的小孔里,十分牢固。雄蜂不如雌蜂善于飞翔,就是因为雄蜂翅钩比雌蜂要少得多。

苍蝇、蚊子这些人们非常熟悉的昆虫,虽然属于双翅目的“成员”,但却只有一对前翅,它们的后翅到哪里去了呢?原来后翅已退化成两根小棒,昆虫学上叫“平衡棒”。平衡棒在飞行中的振动与前翅运动方向相反,但频率相同,在飞行中起平衡作用。

有些昆虫的双翅完全退化,当然也就失去了飞翔的本领。如令人厌恶的臭虫,尽管它们的老祖宗曾生有长翅,但由于长期的洞穴生活,后来又跟着人类迁移到室内,根本不使用翅飞翔,经过漫长的岁月,它们的双翅便完全退化了,仅仅在前翅的基部遗留下一点痕迹,称为“翅基”。

昆虫学家根据昆虫有无翅,将昆虫纲分为两大亚纲:无翅亚纲和有翅亚纲,其中有翅亚纲占绝大多数,无翅亚纲只是少数比较原始的昆虫。在有翅亚纲中,一般分有28个目,其中有17个目是以翅态命名的,如我们常见的膜翅目、鞘翅目、半翅目、鳞翅目、毛翅目、缨翅目等。

有翅昆虫一般又可分为两大类:古翅类,如蜻蜓、蜉蝣等,这类昆虫的翅较长,但只能平展,不能折叠,静止时不能覆盖在身体背面,而竖立在背上或平放在身体两侧;新翅类,这类昆虫的翅能折叠起来覆盖在身体背面,兼作“防护衣”。从进化观点看,古翅类昆虫翅长,不能折叠,占用的空间大,所以逐渐被新翅类昆虫所取代。难怪在庞大兴旺的昆虫世界里,古翅类昆虫仅有蜻蜓、蜉蝣两个家族。

昆虫翅的主要功能是飞行,与翅相连的肌肉叫“飞行肌”,善飞的昆虫飞行肌往往很发达。据有关资料报道,蜜蜂每小时可持续飞行10~20公里;牛虻每小时可飞行40多公里;蚊子为了寻找水源产卵,也可飞行数公里;蜻蜓、螽斯和某些种类的天蛾也能持续飞行数百里乃至上千里而不着落。

从飞翔速度看,蜻蜓每秒钟能飞10~20米;金龟子2.2~3米;天蛾5米;菜粉蝶1.8~2.3米;家蝇2米;牛虻4~14米;蜜蜂2.5~6米。飞行不但有利昆虫扩大分布,而且对觅食、求偶、逃避天敌都很有利,加上昆虫个体小巧,比同样靠翅膀飞行的鸟类显得更为灵活机动。这是昆虫之所以具有强大的适应能力而繁衍不息的重要原因之一。

昆虫的飞行包含着无穷的奥秘,科学家们通过探索,已经获得了一批令人鼓舞的科研成果。比如,蚊子、苍蝇的平衡棒,不仅在水平飞行时起着稳定和平衡的作用,当航向偏离时,一侧平衡棒会扭转震动,这种扭转传至基部感觉器,从而改变前翅某一侧的翅震,以便及时纠正航向。

此外,平衡棒还可以保持虫体的紧张度,便成了一种小巧新型的导航仪“音叉式振动陀螺仪”,用在火箭和高速飞机上,以保持飞机的稳定性,并实现自动驾驶。又如,在空气动力学中有一种叫颤振的现象,它是机翼在飞行中的有害振动,飞机飞得太快时,这种颤振往往造成机毁人亡的事故。蜻蜓的翅在漫长的进化中,发展了一种对抗颤振的措施——翅末端前缘出现翅痣,这就是蜻蜓的抗颤振装置。现代飞机机翼末端前缘也有类似的加厚区,飞机上的这种抗颤振装置与蜻蜓的翅痣原理如出一辙。看来,昆虫的翅不仅为昆虫开辟了广阔的生活天地,而且为现代仿生学展示了无限诱人的前景。