书城科普读物探究式科普丛书-生物界中数量最多的动物:昆虫
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第1章 庞大的家族——昆虫简介(1)

本书详细介绍了昆虫的身体结构、昆虫的起源及分布、昆虫的种类以及昆虫价值的开发和利用等方面的知识,可以为青少年提供一个知识平台,让广大青少年朋友们更全面地了解昆虫,从而更好地保护昆虫,保护我们的地球家园。

昆虫,在我们生活中随处可以见到。当你走出家门,去公园里或者是农村的田间地头,放松身心,拥抱大自然,我们可以看到不同的昆虫。翩翩起舞的蝴蝶,访花酿蜜的蜜蜂,引吭高歌的知了,躲在草丛里演奏的蛐蛐,星光闪烁的萤火虫,身手矫健的蜻蜓,憨厚可爱的小瓢虫,凶暴的螳螂。而在家里有时可以看到烦人的苍蝇,吸血的蚊子,黑不溜秋的蟑螂等。那么,昆虫还有哪些呢?

结网的蜘蛛是不是昆虫?多足的马陆、蜈蚣呢?昆虫的特征又有哪些呢?对这些问题,你不一定完全了解吧?

那么,就让我们一起走进昆虫的王国,认识昆虫的世界吧!

第一节什么是昆虫

一般来说,昆虫的基本特征可以概括为六句话:“体躯三段头、胸、腹,两对翅膀六只足;一对触角头上生,骨骼包在体外部;一生形态多变化,遍布全球旺家族。”

昆虫在动物界中属于节肢动物门中的昆虫纲,节肢动物门是动物界最大的门类,而昆虫纲则是动物界最大的纲。昆虫纲的主要特征如下:

(1)身体的环节分别集合组成头、胸、腹三个体段。

(2)头部是感觉和取食中心,具有口器(嘴)、一对触角、复眼及单眼。

(3)胸部是运动中心,有三对足,一般还有两对翅。

(4)腹部是生殖与代谢中心,其中包含着生殖器和大部分内脏。

(5)昆虫在生长发育过程中要经过变态才能转变为成虫。

有了昆虫的概念,对前面的问题你现在已经知道了答案:蜘蛛、蝎子的身体分为头胸部和腹部两段,还长着八条腿,所以不是昆虫。蜈蚣、马陆的腿就更多了,几乎每一环节(体节)上都有1~2对足,最多的有上百条腿,当然也就不是昆虫了,不过它们也同属于节肢动物门就是了。

动物界中最大的一个类群是昆虫,无论是个体数量、生物数量、种类与基因数,它们在生物多样性中都占有十分重要的地位。昆虫与人类的关系密切而复杂,有些昆虫给人类提供了丰富的资源,有些昆虫给人类造成了深重的灾难。

昆虫的生活范围极其广阔,几乎遍及全世界的每一个角落,没有任何其他动物可以相比。无论是寒冷的南、北极还是高海拔的青藏高原,都有顽强的昆虫生活在那里。

第二节庖丁解牛——昆虫身体大解密

1.察言观色——昆虫的眼睛

如果我们仔细观察所捕捉到的昆虫或者是博物馆里的标本,就会发现,昆虫的眼睛和我们人类的眼睛有很大的区别。那么,昆虫的眼睛又有哪些特点和作用呢?

昆虫的眼睛一般有单眼和复眼之分,单眼又分为背单眼与侧单眼。除了寄生性昆虫因为长期过着寄生生活,眼睛已经退化,或虽有眼睛但已不起视觉作用外,一般昆虫的成虫和不全变态类的若虫都有一对复眼,头顶上还有1~3个背单眼。完全变态类的幼虫则在头部的两侧有1~7个侧单眼。昆虫通过单眼与复眼进行觅食、求偶、定向、滞育、休眠等活动,对外界光的变化作出反应。

复眼通常在昆虫的头部占有突出的位置,是昆虫的主要视觉器官。多数昆虫的复眼呈圆形、卵圆形或肾形。有些昆虫的复眼在每侧又分为上、下两个,成为“四眼”昆虫,例如梨眼天牛、浮游和豉甲的一些种类。特别是生活在水中的豉甲,由于它的复眼分为上、下两部分,因而在猎食时既能发现水面的目标,又能发现水中的目标。在突眼蝇中,复眼生长在头部两侧的柄状突上。

由许多六角形的小眼组成昆虫的复眼复眼,每个小眼与单眼的基本构造相同。复眼的体积越大,小眼的数量就越多,看东西的视力也就越强。复眼中的小眼数目变化很大,最少的只有1个小眼,最多的有数万个小眼。例如有一种蚂蚁的工蚁只有1个小眼,家蝇有4000个小眼,蝴蝶有1.2万~1.7万个小眼,蜻蜓则有1万~28万个小眼。

小眼有一个如凸透镜一样的集光装置,叫角膜镜,就是小眼表面的六角形凸镜,下面连着圆锥形的晶体,在这些集光器下面连接着视觉神经。神经感受集光器传入光点而感觉到光的刺激,而后造成“点的影像”,许多小眼的点的影像相互作用就组成“镶嵌的影像”。如果把昆虫的一只复眼纵向剖开,在放大镜或显微镜下观察,多棱的小眼聚集在一起,很像一只奇妙的万花筒。

昆虫的复眼虽然由许多结构精巧的小眼组成,但它们的视力远不如人类的好,苍蝇只能看到40~70毫米远的物体,蜻蜓可以看到1~2米远的地方。可是昆虫对于移动物体的反应却十分敏感,当一个物体突然出现时,蜜蜂只要0.01秒就能作出反应。捕食性昆虫对移动物体的反应能力更加迅速敏捷。

昆虫与人类一样可以分辨不同的颜色,但感受的波长与人类不同。昆虫能感受到的波长范围为240(紫外光)~700(黄、橙色)纳米。蜜蜂不能区分橙红色与绿色,荨麻蛱蝶看不见绿色和黄绿色,一般的昆虫不能感受红色。

2.生物雷达——昆虫的触角

大多数昆虫头上都会顶着一对触角,就像雷达的天线一样。那么,触角有什么作用呢?

跟大家猜测的一样,雷达的天线是用来探测和接收信息的,触角就是起到了天线的作用。而昆虫的触角有嗅觉、触觉和听觉的功能,是主要的感觉器官。触角能够帮助昆虫寻找食物和配偶,并探明身体前方有无障碍物。在有些昆虫中,触角还有其他用处,例如魔蚊幼虫用来捕捉食物,雄性芫菁在交配时用来握住雌虫,仰泳蝽的触角在水中能平衡身体,水龟虫则用来帮助呼吸。

触角长在头前面的两个小坑里,这两个小坑叫做触角窝。触角通常由许多小节组成,基本上可以分为三大节。

靠近触角窝的一节是支撑上面各节的,通常比较短粗,相当于树叶的柄,叫做柄节;第二节较为细小,叫做梗节;第三大节叫做鞭节,是第二节以后的整个部分,通常分成很多亚节。鞭节在各类昆虫中变化很大,形成不同的类型。了解触角的类型,可以用来识别昆虫。有的昆虫雌、雄性的触角各不相同,例如一些蛾类。

3.妙用无方——昆虫的口器

如果你还在博物馆里仔细观察过昆虫标本,你会发现昆虫的嘴巴也别具一格。不过,在生物学中把昆虫的嘴巴叫做口器,口器担负着取食的重任。昆虫食料来源很广,有固体的,也有液体的;有暴露在外的,也有深藏在内的。因此,昆虫就有了各种各样相应的取食方式和口器类型。昆虫的口器多种多样,大体上可以分成六种。

(1)咀嚼式口器

在昆虫中,咀嚼式口器是比较典型的,其他类型都是由这种类型演变而来的。咀嚼式口器是用来取食固体食物的。它和人的嘴巴一样有上唇、下唇、上颚(牙齿)和舌,但同时它还有下唇须、下颚和下颚须。上颚的前端叫做切区,用来切断食物,有锋利的齿;它的后部有一粗糙面,用来磨碎食物,叫做磨区。因此,昆虫的上颚与人类牙齿的排列和功能有异曲同工之处。下唇须、下颚和下颚须是感觉和辅助取食器官,下唇须和下颚须有味觉、嗅觉和触觉的功能。蝗虫的口器是咀嚼式口器的代表。此外,鞘翅目的成虫和幼虫、脉翅目成虫、鳞翅目幼虫及膜翅目多数成虫,也都是咀嚼式口器。比如我们可以看到的瓢虫就是咀嚼式口器。

(2)刺吸式口器

蚊子、蝉的口器是什么样的?在夏天乘凉时一不小心就会被蚊子叮,当你打死一只蚊子的时候,你可以看到蚊子的嘴巴是长长的,像针头一样。另外,蝉也有一根长长的嘴巴。

吸食动物血液和植物汁液的昆虫口器取食时,把针状的口器插到动植物的组织内吸食其中的汁液,这种口器就像一个空心的注射针头,叫做刺吸式口器。刺吸式口器的构造很巧妙,实际上就是把原来的上颚和下颚的一部分演变成细长的口针,下唇延长成一个收藏或保护口针的喙。不同的昆虫口针的数目也不一样,蝉有四根,虱子有三根,而蚊子有六根针。

此外,刺吸式口器还必须有专门的抽吸构造-食道唧筒。

蓟马的刺吸式口器与典型的刺吸式口器有所不同。蓟马的头部向下突出,其上唇和下唇合成一个短小的喙,内藏舌、左上颚和下颚口针,其右上颚已退化或消失。取食时,口针插入植物组织内,将其刮破,待汁液流出后再吸入消化道内。这种特殊的刺吸式口器常被称为锉吸式口器。

脉翅目幼虫(蚜狮、蚁狮)的口器的上颚和下颚从两侧伸出头前,外形似一对镰刀,是捕食性的刺吸式口器,简称捕吸式口器。

这类口器由左、右的上下颚分别合成刺吸构造,因而常被叫做双刺吸式口器。在取食过程中,具有刺吸式口器的昆虫还常传播疾病,使动植物感染流行病。例如蚜虫等同翅目昆虫传播植物病毒,蚊子、跳蚤等传播疟疾等。

(3)虹吸式口器

蝴蝶的嘴巴是长长的,会弯曲的。这又是什么呢?

蝴蝶和蛾类的口器是虹吸式口器,它能吸到花朵深处的花蜜,因为这类口器长得像一根中间空心的钟表发条,用时能伸开,不用时就盘卷起来。这根喙管是由左右下颚的外颚叶极度延长后合在一起形成的,它由无数的骨化环紧密排列而成,环间有膜相连,故能伸能屈。下唇只留下发达的下唇须。这种构造一般用来吸食花蜜、水、腐烂的动植物汁液,有的也吸食成熟的果实。