书城科普读物科学奥秘丛书-昆虫乐园
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第10章 昆虫与人类(4)

有趣的生殖行为炎热的夏日里,在河边树阴中席地而坐,微风轻拂,顿时驱散了不少酷暑带来的烦恼,望着缓缓流淌的河水,微微摇动的水草,款款轻飞的蜻蜓、豆娘,不禁心旷神怡。咳,你看那只蜻蜓姿势好奇怪呀,它的尾部回弯过来,好像在吃自己的尾巴。原来,那是一只雄虫,由于它的交尾器生在腹部第二、三节上,而生殖孔却在第九腹节,所以在进行交尾前,先要把精子从第九节的生殖孔移到第二节的阳茎囊中,于是就出现了“咬尾巴”的现象。夏天人们经常看到两只蜻蜓在空中追逐,经过一段时间以后,互相搂抱在一起。那是性成熟的雌雄蜻蜓在进行交尾了。它们的交尾方式是非常奇特的:雄蜻蜓以尾部夹住雌蜻蜓的颈部或前胸,雌蜻蜓屈伸腹部末端生殖器,贴在雄蜻蜓腹部第二、三节腹板之间的交尾器上受精。它们如同表演空中飞人的杂技明星。只见它们拥抱在一起忽而停落在一叶水草之上,忽而又腾空而起,自由自在地飞翔。雌蜻蜓受精后体内的卵细胞发育成熟,它就飞往池塘、湖泊等水面上方,穿梭飞行,由高而低,腹部下垂,腹端接着水面,一点而过,边飞边点,动作轻柔,姿态优美,颇有大家闺秀的风范。这就是人们常说的“蜻蜓点水”,其实是蜻蜓往水里产卵,繁殖后代呢。蜻蜓将卵产在水里,卵落入水底或附着在水生植物枝叶的表面或其他水中物体上,也有的卵粘合成条状,挂在水生植物上。

蜻蜓的生活史卵在水中经过一段时间的发育,就孵化成幼虫(稚虫)。别看它模样丑陋,它的嘴却很厉害,它有一个很特殊的装置——脸盖或称假面,是由下唇特化形成的捕食器官,非常灵活,能迅速伸展,捕获猎物,其末端装备着一对能活动的钩子,锋利异常,当脸盖伸向猎物时,这对钩子迅速钳住猎物,脸盖缩回,钩子将猎物送进口中。蜻蜓的幼虫特别爱吃蚊子的幼虫,一只蜻蜓幼虫一年能吃3000多只蚊子的幼虫。蜻蜓幼虫还会十分有效地保卫自己。它体内的直肠鳃除了用来呼吸外,还能在遇敌时帮助它迅速逃离险境。办法说来简单,就是将进入体内的水迅速挤压出来,产生一种反作用力,将其身体一下子弹射出去。经过7~15次蜕皮,历时几个月到几年的时间,幼虫即蜕变为成虫——蜻蜓。

高超的本领蜻蜓的视觉非常灵敏,其头部的大部分都被一对大大的复眼占据了。每个复眼是由许多小眼组成,数目由10至3万个不等。每一小眼都是一架小型照相机,周围的物体不断被摄入,形成图像。它能看到6米以内的东西。整个复眼为球形,其弧形的表面可照顾到各个方向,加之蜻蜓的大脑袋能自如转动,使蜻蜓的视野非常开阔。复眼除了能感受到物像外,还能测速,当物体在复眼前移动时,每一小眼依次产生出反应,经过加工,就能根据连续出现于小眼中的形象和时间,确定出目标物体的运动速度。蜻蜓是昆虫中的飞行能手,蜻蜓的翅质薄而轻,重量只有0.005克,每秒却可振动30~50次;它们的飞行速度可达每小时40.23公里,冲刺飞行速度可高达40米/秒。你看它的形状是不是很像一架小型飞机:平展的四翼,细长的腹部,还有那飞翔时平稳的样子。蜻蜓飞翔起来十分灵活,它既能够快速飞行,迅速变换方向和高度,又能在某一高度缓缓滑翔,或悬浮在半空中,甚至还能倒飞、侧飞、直上直下,可以说是随心所欲,即使最现代化的飞机也远远不及蜻蜓的飞行本领。有些蜻蜓能够长途飞行,飞越几千万公里。蜻蜓不凡的飞行技能应归功于它具有发达的翅肌和气囊,前者使翅能快速扇动,后者贮有空气,可以调节体温,增加浮力,因而它能自由地停留在空中。它那两对膜质的翅膀上布满了纵横交错的翅脉,使蜻蜓的翅既轻又结实。翅的前缘有角质加厚形成的翅痣,可别轻看了这小小的翅痣,它是蜻蜓飞行的消振器,能消除飞行时翅膀的震颤,如果去掉它,蜻蜓飞起来就会像喝醉了酒-样摇摇摆摆,飘忽不定。在航空史上,飞机由于剧烈振动而时常发生机翼断裂,后来飞机设计师根据蜻蜓的翅膀逐渐摸索出了解决的办法,在飞机的两翼各加一块平衡重锤。

蜻蜓虽在昆虫中算做厉害的捕食者,却也难逃被其天敌伤害的厄运。当它在水中生活时,即在卵和稚虫阶段,就有各种鱼类、青蛙、蹼足类及涉禽类经常对它们构成威胁,就连昆虫中的斑蝥、水边蚂蚁、龙虱、蝎蝽等也会向它们发起进攻。成虫期虽能远走高飞,也实难敌过技胜一筹的鸟类。

轻音乐演奏大师——螽斯

螽斯是昆虫“音乐家”当中的佼佼者。螽斯最突出的特点就是善于鸣叫,其鸣声各异,有的高亢洪亮,有的低沉婉转,或如潺潺流水,或如急风骤雨,声调或高或低,声音或清或哑,给大自然增添了一串串美妙的音符。

形态特征螽斯也叫蝈蝈,又称哥哥,是鸣虫中体型较大的一种。体长在40毫米左右,侧扁。触角丝状,通常超过体长。覆翅膜质,较脆弱,前缘向下方倾斜,一般以左翅覆于右翅之上。后翅多稍长于前翅,也有短翅或无翅种类。雄虫前翅具发音器。前足胫节基部具1对听器。足跗节4节。尾须短小,产卵器刀状或剑状。栖息于树上的种类常为绿色,无翅的地栖种类通常色暗。

生物学习性螽斯科为渐变态昆虫,一生要经历卵、若虫和成虫3个阶段。卵多产于植物组织中,或成列产于叶边缘或茎干上,一般不产在土中,若虫需蜕皮5~6次才能变为成虫。蝈蝈一年一代,成虫通常在7~9月为活跃期。成虫植食性或肉食性,也有杂食种类,多栖息于草丛、矮树、灌木丛中,善于跳跃不易捕捉。有时捉住了它的一条腿,它会毫不犹豫地“丢足保身”,断腿逃窜。因此,当你去捕捉时一定要十分小心。雄虫蜕皮后3~10天开始鸣叫,夏日炎炎,常引吭高歌,铿锵有力。天气越热,叫得越欢。谚语说:“蝈蝈叫,夏天到”。在我国的南北方均有它们的“声”和“影”。在民间饲养广泛,深得爱好者的青睐。每到夏秋季节,大街小巷中常可见到叫卖蝈蝈的小贩。

饲养方法饲养蝈蝈并不难,它的食性很杂。在野外,主食植物的茎、叶、瓜果,偶尔也会捕食小型昆虫,甚至斗胆捕捉蝗虫。人工饲养极易,通常用竹丝笼、玉米秆、篾片编织笼为好,并悬挂于通风处,避免日光曝晒。因为它们有相互残杀的习性,故每笼一只,不能混养。在饲养中只要荤素搭配得当就会养得体壮善鸣。素食主要喂以柿子椒、南瓜花、葱、毛豆、丝瓜、甘蓝、芋艿、茭白、青菜等。荤食可用蛋黄、肉糜、肝粉等混合喂养。入冬以后,装入葫芦,贴身保暖,通常可以养到来年春节前后。将饲养笼挂在阳台或庭院向阳处,你便可以听到它响亮的鸣叫声,犹如身处大自然。

种类与分布蝈蝈的种类很多,全世界已知约7000种。我国约有百余种,按地域分,南方统称“南哥”,北方称“北哥”。按地区划分,则各地都有各自的称呼。如山东产的称“鲁哥”,北京产的称“燕哥”,山西产的称“晋哥”。若按它们的成长期划分,端午节后出现的称“夏叫”,声音低弱;立秋后10天出现的称“早叫”,体型健壮,叫声洪亮;在晚秋出现的称“冬虫”,叫声柔弱。如按它们的体色分,绿色而有光泽称“翠哥”,绿色带白的称“白哥”,或“糙白哥”,紫红如铁者称“铁哥”。若按眼睛的颜色命名者,则有“红眼翠哥”,“黑眼铁哥”等。若在野外捕捉的称“野虫”,人工繁育者称“孵虫”或“坊虫”。

发音器官螽斯发出的各种美妙的声音,是靠一对覆翅的相互摩擦形成的。它们的“乐器”长在前翅上:在左覆翅的臀区具一略呈圆形的发音锉,锉周缘围以较强而弯曲的翅脉,中间横贯一条加粗的翅脉作为音锉,音锉上有许多小齿;右覆翅上具边缘硬化的刮器,音锉与刮器相互摩擦,即可产生声音来,由于不同种类音锉的大小、齿数、齿间距都不相同,因而发出的声音也各不同。此外,翅的薄厚和振动速度也影响鸣声的节奏和高低。品种不同,发生的频率也不一样。频率通常在870~9000赫之间。整个夏天它摩擦前翅5000~6000万次。

螽斯为什么鸣叫能够发出声音的只是雄性螽斯,雌性是“哑巴”,但雌性有听器,可以听到雄虫的呼唤。雄虫通过发出自己独特的鸣声(声音通讯),借以寻找配偶,吸引同种雌虫前来交配,进行生殖活动。以此为目的鸣叫是一种多音节或单音节构成的唧唧声,称作“婚恋曲”,雄虫往往能连续唱很长时间,并常会有几头雄虫同时高歌,雌虫闻讯赶来,一般选中歌声洪亮者作为自己的“恋人”。声音除了用来吸引异性外,还能起到自卫和报警的作用,当两只雄虫相遇时,便高唱“战歌”,面对面摆好架势,摇动着触角,大有一触即发之势,双方只有后撤才会相安无事。如果周围出现异常或危险,螽斯便发出“警报”,警告其他螽斯。

昆虫留给人类的启示

昆虫飞行带给我们的启示

在空气动力学当中,有一种物理现象叫做“颤振”,这是飞行中的一种有害的振动。当飞机飞得太快时,机翼就会产生这种现象,严重时甚至会造成机毁人亡。但是某些会飞的昆虫却早已解决了这个问题。蜻蜓翅膀末端的前缘有一块深色加厚的色素斑,好像一块黑痣(昆虫学上叫翅痣),这就是蜻蜓用来克服飞行时产生“颤振”的装置。如果我们把这块黑痣切除后再放飞,就会看到它飞得荡来荡去,没有原先那样平稳了。人们发现了蜻蜓的这个秘密以后,就把它借用到飞机上,在飞机两翼末端的前缘,制成一块加厚区,或者加上“配重”装置,这样就消除了有害的“颤振”现象。

在科技现代化的时代,要逐步提高人类的航空技术,昆虫对于我们也有更进一步的启发。研究仿生学的科学家们已经把它列为重要的课题了。会飞的昆虫如蜜蜂、黄蜂、蚊子、苍蝇等会巧妙的飞行,它们可以向上飞,可以垂直下降,可以定悬空中,也可以突然侧飞或者回头飞行,其灵活程度是目前任何飞机都做不到的。蝴蝶和蛾子在飞行时还能在翅膀表面产生一种波来增加推力和升力,或者促使身体绕着一根轴线翻转。很显然,研究昆虫飞行的这些特点,弄清它们的原理,对于改进人类的航空技术是非常有好处的。

昆虫的翅膀很单薄。例如蜻蜓的翅膀薄得像苇膜儿,它的长度只有5.1毫米,面积只有4.6平方厘米,重量只有0.005克。如此单薄的翅膀,却拥有足够的强度和刚度,它每秒钟可以煽动16到40次,使飞行速度达到每秒钟18~20米。真是超轻结构飞行的奇迹!这难道不值得工程师们悉心地研究吗?

蝇眼照相机的由来

昆虫的复眼是由千万个小眼组成的,由于小眼之间的相互抑制,使眼具有突出影像的边框、增大清晰度的功能。人们仿效苍蝇腹眼中小眼的蜂窝型结构制成了用于科研的“蝇眼照相机”,一次就能拍摄1329张照片,其分辨率达4千条线。

日光灯的工作原理

夏日的晚上,在树林里、草原上、花园里或小溪旁你会看到萤火虫像一盏盏小灯笼似的在眼前飞来飞去,你这时肯定会高兴的叫起来,“啊!萤火虫!”

萤火虫怎样发光?发光的用意是什么?这些恐怕都是少年朋友们最为感兴趣的问题。

萤火虫的发光器官,生长在腹部的第6节和第7节之间;从外表看只是银灰色的透明薄膜,如果把这层薄膜揭开在放大镜下观察,便可见到数以千计的发光细胞,再下面是反光层,在发光细胞周围密布着小气管和密密麻麻的纤细神经分支。发光细胞中的主要物质是荧光素和荧光酶。当萤火虫开始活动时,呼吸加快,体内吸进大量氧气,氧气通过小气管进入发光细胞,荧光素在细胞内与起着催化剂作用的荧光酶互相作用时,荧光素就会活化,产生生物氧化反应,导致萤火虫的腹下发出碧莹莹的光亮来。又由于萤火虫不同的呼吸节律,便形成时明时暗的“闪光信号”。

萤火虫体内的荧光素并不是用之不竭的,那么它们不断地多次发光,能量又是从何而来的呢?

原来能量来自三磷酸腺苷(简称ATP),它是一切生物体内供应能源的物质。萤火虫体内有了这种能源,不但能不间断地发光,而且亮度也较强。只有发光结构还不能发光,还要有脑神经系统调节支配。如果做个实验,将萤火虫的头部切除,那么发光的机制也就失去了作用。

萤火虫发光的效率非常高,几乎能将化学能全部转化为可见光,是现代电光源效率的几倍到几十倍。由于光源来自于体内的化学物质,因此,萤火虫发出来的光虽亮但没有热量,人们称这种光为“冷光”。由于萤火虫的光不带辐射热,所以物理学家们认为这是非常理想的灯光,因一般东西发光时,同时也要发热,如同点着了的蜡烛。又如电灯开亮后灯泡也热得发烫。然而人们并不需要灯光发热,假使能创造出像萤火虫一样不发热的光来那将是非常理想的。后来,人们模拟了萤火虫发光的原理创造出日光灯(荧光灯)来,基本上达到了这种要求。

触角的功能