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昆虫家族
 

昆虫,通常是小型到极微小的有段动物,属于节肢动物的成员之一。昆虫最大的特征就是身体可分为三个不同区段:头、胸和腹。它们有六条相连接的脚,而且通常有两对翅膀贴附于胸部。它们在希留利亚纪时期进化,而到石炭纪时期则出现有七十公分翅距的大型蜻蜓。它们今日仍是相当兴盛的族群,已有超过一百万的种类。

昆虫是动物界中最大的一个类群,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。昆虫与人类的关系复杂而密切,有些昆虫给人类造成深重的灾难,有些种类给人类提供了丰富的资源。 昆虫纲Insecta是动物界中最大的一个纲。在汉语中,“昆”的意思之一是“众多”、“庞大”;而“虫”字所指的范围甚广,刘安、董仲舒的“五虫说”和《大戴礼·易本命》中“虫”为所有动物的总称。1890年,方旭在《虫荟》一书中把“羽、毛、昆、鳞、介”5类动物中的219种小动物归为“昆虫”类,“昆虫”一词才具有近代概念。 西方语言中,“昆虫”(entoma和insect,前者源于希腊语,后者源于拉丁语)最早包括的范围也很广。1602年,U.Aldrovandi所写的《昆虫类动物》(De animalibus insectis)中“昆虫”包括了节肢动物、环节动物、棘皮动物等;1758年,林奈(Carl von Linne,或Carolus Linnaeus)在其巨著《自然系统》(Systema naturae)第10版中所命名的昆虫纲Insecta里尚包括有蛛形纲、唇足纲等节肢动物。1825年,P.A.Latreille设立六足纲Hexapoda,才将“昆虫”规范为体分头、胸、腹的六足节肢动物。
  
昆虫纲(Insecta)所有种类的通称。昆虫纲是动物界中最大的节肢动物门(Arthropoda)中最大的一纲。昆虫像其他节肢动物一样,体分节,附肢有主节,具有外骨骼。鉴别特徵为︰头部有口器(上腭一对;下腭两对,第二对沿中线愈合,形成下唇)、眼和一对触角;胸部有三对足,通常还有一或两对翅;腹部分节,无步行肢,生殖孔接近肛门;通常有变态。


昆虫纲不但是节肢动物门中最大的一纲,也是动物界中最大的一纲。全世界已知动物已超过150万种,其中昆虫就有100万种以上(即占2/3)。而植物(包括细菌在内)的已知种类为33.5万种左右,只有昆虫种类的1/3。要想知道昆虫的精确种类数是很困难的,因为分类学家们还在不断地发现新种,例如,根据Imms统计,鳞翅目昆虫(蛾、蝶类)到1931年止为8万种,到1934年增至10万种,到1942年以达到14万种。昆虫纲中最大的目是鞘翅目,种类已超过25万种,而其中的象甲总科竟多到6万种左右。

昆虫不但种类多,而且同种的个体数量也十分惊人。一个蚂蚁群体可多达50万个个体。曾有人估计,整个蚂蚁的数量可能会超过全部其他昆虫的总数。小麦吸浆虫大发生灾害的年代一亩地有2592万个之多。一棵树可拥有成10万的蚜虫个体。在阔叶林里每平方米的土壤中可有10万头弹尾目昆虫。

昆虫的分布面之广,没有其他纲的动物可以与之相比,几乎遍及整个地球。从赤道到两极,从海洋、河流到沙漠,高至世界的屋脊——珠穆朗玛峰,下至几米深的土壤里,都有昆虫的存在。这样广泛的分布,说明昆虫有惊人的适应能力,也是昆虫种类繁多的生态基础。

  昆虫的种类

  已知约100万种,占已知动物种类的3/4,在陆生动物中占优势。昆虫学家估计现存种类实际在200万∼500万种之间。种类最多的目为鞘翅目(Coleoptera,甲虫)、鳞翅目(Lepidoptera,蝶、蛾)、膜翅目(Hymenoptera,蜂、蚁)和双翅目(Diptera,蝇、蚊)。大多数昆虫小型,长一般不到6公釐,但大小相差悬殊。有些极小,如寄生蜂;而某些热带昆虫则相当大,长可达16公分。许多种类的两性结构不同。如捻翅目(Strepsiptera)的雌虫仅成一个充满了卵的不活动的袋状构造,而雄虫有翅,非常活跃。生殖方式不同,生殖力强。某些昆虫(如蜉蝣)只在幼虫期取食,而成体不取食。社会昆虫中,蚁后和螱后(白蚁后)可以活50年以上。而有的蜉蝣成虫的寿命不到两小时。生活习性不一。分布密度差异极大,在一湿土中昆虫可多达400万只,但在同一范围内也许只能偶尔见到一只蝴蝶、熊蜂或甲虫等大昆虫。从沙漠到丛林、从冰原到寒冷的山溪到低地的死水塘和温泉,每一个淡水或陆地栖所,只要有食物,都有昆虫生活。有许多生活在盐度高达海水的1/10的咸淡水中,少数种类生活在海水中。有的双翅目幼虫能生活於原油池中,取食落入池中的昆虫。昆虫卵壳上通常有呼吸孔,并在壳内形成一个通气的网络。有些昆虫的卵黏在一起形成卵鞘。有的昆虫以卵期度过不良环境。如某些蚱蜢以卵度过乾旱的夏季,待潮湿时再行发育。在乾燥条件下伊蚊的卵在发育完成後进入一个休眠期,如放入水中,迅速孵化。

  昆虫的发育和繁殖

  幼虫的孵出通过不同途径。如蛾、蝶类动物咬破卵壳而出;蚤有孵化刺,用刺在壳上切一缝;有的推掉卵壳上的卵盖而出卵。幼虫孵化时能吞入空气,以便用力挣出卵壳;在孵出後到表皮硬化前,继续吞气,扩张自身。表皮一旦硬化,便不能再长,只有通过一系列蜕皮,在蜕去旧皮,长出较大的新皮之际才能长大。蜕皮时,体形可能骤变。多数原始的无翅昆虫,如衣鱼,在长大为成虫的过程中身体结构几乎没有变化,称为无变态昆虫。而蚱蜢(直翅目〔Orthoptera〕)、蝽(异翅目〔Heteroptera〕)和蚜虫(同翅目〔Homoptera〕),起初体形不变,直到最後才变成有翅的成虫,生殖器也发育成熟,称不完全变态。高等的鳞翅目、鞘翅目、膜翅目和双翅目属於全变态,幼虫完全不像成虫;幼虫经一系列蜕皮,变化较小,然後变蛹,再变为成虫。幼虫的形状多种多样,可分为5型︰蠋型(蛾、蝶类动物)、蛴螬型、衣鱼型(蛃型)、叩头虫幼虫型和蛆型。蛹分为被蛹(附肢不同程度地紧贴在体上)、离蛹(附肢不紧贴在体上)和围蛹(本质上是离蛹,但被幼虫皮所形成的囊包围)。蜕皮和变态都受激素的控制。蜕皮是由脑中的神经分泌细胞产生的激素发动的。这种激素作用於前胸的一个内分泌腺——前胸腺,前胸腺产生蜕皮激素,作用於真皮层,刺激生长和形成表皮。变态同样受激素控制︰在整个幼虫阶段,脑後有一个小腺体叫咽侧体,分泌保幼激素。只要血液中有保幼激素,正在蜕皮的真皮细胞产生幼虫表皮。至最後一龄幼虫时不再产生保幼激素,於是昆虫变态成为成虫。在全变态昆虫中,蛹在有极少量保幼激素的情况下发育。滞育虽然在任何虫期都能发生,但在蛹期最为常见。在温带,许多昆虫以蛹期越冬。

  除了发育时形态的变化外,许多昆虫成虫有多态现象。例如︰工蚁和后蚁,工蜂和后蜂均不同;白蚁有兵蚁、繁殖蚁和持续的幼虫;蚜虫成虫则有无翅和有翅之分;有些蝴蝶有引人注目的季节两态性。这些差别可解释为︰每一种的每个成员的基因中都有发育成不同型的能力,由於环境刺激引起特定的发育途径。激素或许是控制这些变化的环节。多数昆虫营有性生殖。蝴蝶的视力很重要,雌蝶的色泽在飞行中能吸引同种的雄蝶。蜉蝣和有些蠓的雄虫成群飞舞吸引雌虫。某些雌甲虫的部分脂肪体形成一个发光的器官吸引雄虫。雄蟋蟀和蚱蜢发声吸引雌虫,雄蚊则被雌蚊飞行时发出的声音所吸引。但最重要的是气味。大多数雌虫分泌信息素引诱雄虫,雄虫同样地也能产生吸引雌虫的气味。

  交配和产卵需要适当的温度和营养。对蛋白质尤其需要,鳞翅目的成虫只吃糖和水,幼虫时贮备下必需的蛋白质。温度和营养常影响激素的分泌。产卵时通常需要保幼激素或来自神经分泌细胞的激素。没有这些激素,则生殖中断。这些现象在冬季见於马铃薯甲虫。少数昆虫雄虫罕见,由雌虫进行孤雌生殖。温带的蚜虫在夏季只产生营孤雌生殖的雌蚜,胚胎在母蚜内发育(胎生)。某些瘿蚊幼虫的卵巢中卵母细胞能在孤雌情况下开始发育,幼体破坏母虫体壁逸出,这叫幼体生殖。

  昆虫的习性

  陆生昆虫在环境太热时寻找一个阴凉潮湿的处所。如暴露在阳光下,它使自己处於体表受热面积最小的位置。如太冷,昆虫留在阳光下取暖。许多蝴蝶在飞行前需展翅收集热量。蛾在飞行前震动翅或抖动身体,并藉毛或鳞片在身体周围形成一层空气绝缘层保住体热。最适於飞行的肌肉温度是38∼40℃(100∼104℉)。在严寒时,身体结冻是对昆虫最大的危险。在寒冷地区能越冬种类称为耐寒昆虫。少数昆虫能忍受体液中出现冰晶,不过在这种情况下细胞内含物可能并未冻结。但大多数昆虫的耐寒意味著阻止冰冻。抗冻作用部分是由於集聚了大量的甘油作为抗冻剂;部分是由於血液中的物理变化,温度远在冰点之下而仍不冻。防乾旱包括坚硬的防水蜡以及扩大贮水的机制。水生昆虫除了步足发生显著的变化而适於游泳外,主要适应性变化在於呼吸。有的升到水面呼吸。蚊只利用呼吸管末端的最後一对腹气孔吸气。龙蝨在鞘翅与腹部之间有一贮气室。呼吸空气的昆虫在体表的毛间形成空气层,作用如鳃,使它能从水中取得气,延长潜水的时间。水中的昆虫幼虫直接从水中得气。摇蚊幼虫整个表皮层有丰富的气管。毛翅目(Trichoptera)和蜉蝣目(Ephemeroptera)幼虫有气管鳃。大型的蜻蜓幼虫鳃在直肠内,水从肛门进出提供氧气。

  昆虫的利与害

  昆虫在自然生态中起重要作用。它们帮助细菌和其他生物分解有机质,有助於生成土壤。昆虫和花一起进化,因为许多花靠虫传粉。某些昆虫提供重要产品,如蜜、丝、蜡、染料、色素,因而对人有益,但由於取食各类有机物,对农业造成巨大危害。害虫毁坏自然界或贮存的谷物或木材,在谷物、家畜和人之间传播微生物。


第一,昆虫是无脊椎动物中唯一有翅的类群。飞行给昆虫在觅食、求偶、避敌和扩大分布等各方面都带来莫大的好处。

第二,昆虫一般身体都比较小。体小只需很少量的食物便可完成发育。例如,一张白菜叶能供上千头蚜虫生活,一粒米就可供几头米象生存。也正由于体小,可使食物成为它的隐蔽场所,从而获得了保湿和避敌的好处。

第三,昆虫口器类型的分化,特别是从吃固体食物变成吃液体食物,大大扩大了食物范围,并改善了同寄主的关系——在一般情况下,寄主不会因失去部分汁液而死亡,也不会反过来再影响昆虫的生存。

第四,昆虫有惊人的生殖能力。这同体小发育快(即在单位时间内,可完成较多的世代)联系起来,成了昆虫具有极高繁殖率的重要条件。因而在环境多变,天敌众多的自然情况下,即使自然死亡率达到90%以上,昆虫也能保持它一定的种群数量水平。

在追溯昆虫的起源中,人们找到了最古的昆虫化石,发现于中泥盆纪的岩石内。换句话说,昆虫在地球上的历史至少已经有三亿五千万年了。而人类的出现,大概在近古代的第三纪,距今只不过一百万年。所以,在人类出现以前,昆虫和它们所栖息的环境里的一切植物和动物,已经建立了悠久的历史关系。

 
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