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邮票揭秘—

昆虫为何能称雄天下?(下)

 

王萌长*

(南京农业大学,江苏 南京 210095)

1 奇的体壁

昆虫作为节肢动物,它的特点不仅有分节的附肢,而且拥有高超的神器——体壁。体壁保护着内脏,而且还支撑着身体,起到骨骼的作用,因此又叫外骨骼,其主要成分是几丁质和蛋白质,以及经过硬化处理的特殊蛋白。不但富有弹性或可塑性,而且不时进行蜕皮更新。翅膀是体壁的外延,也是观察体壁的窗口。它帮助昆虫飞行,帮助我们了解外骨骼的特性。

1.1昆虫利用外骨骼的优势到了极致

在地球上所有昆虫中,甲虫种类最多,超过37万种,它的体壁如同铠甲(包括前翅)高度鞣化和硬化,而膜质的后翅十分轻巧灵活,静息时折叠在前翅下,飞行时展开前后翅,灵活自如(图1)。上颚是昆虫取食的利器,是最坚硬的外骨骼。初孵幼虫首先靠它咬破卵壳。强劲的上颚,能够咬食木材甚至电线、金属等等。锹甲的全身体壁很坚固,(图2)仅附肢和体节间的节间膜能活动,绝大部外骨骼都硬化和鞣化了,正可谓武装到了牙齿。蜣螂能推粪球,而且能飞入天空,令古埃及法老十分敬畏,并且封它们为神,称圣甲虫(图3)。民众因此以蜣螂作护身符,一些社会团体则以蜣螂为标识。

昆虫的外骨骼,变化很多,五光十色。如复眼表面是由几丁蛋白构成的角膜晶体,有高灵敏的透光性;螳螳前足的齿,硬化得像钢锯一样厉害,成为它捕猎的利器。 虫翅基本上由几丁蛋白构成,在膜质的翅面上,以硬化的翅脉作骨干。“柔中有钢,绵里藏针”就是它的写照。  

1.2 体壁的细微结构令人惊讶

利用扫描电子显微镜观察昆虫体表,它的外骨骼如同微雕大师的杰作,不仅有高超的浮雕,也有美丽的缕空雕,它们布满身体各个部位,坚硬而且美丽,对光线产生反映,构成千奇百怪的五光十色(图4)。吉丁虫因表面的细微结构,产生对光的反射、折射和衍射,形成美不胜收的效果,因而被人们用作饰物,打扮自己(图5)。

1.3 白蚁蚁后的体壁能高度扩展

一般昆虫靠节间膜的伸缩,使身体灵活自如(图6)。雌虫在怀卵期间,腹部明显增大,这是节间膜的贡献。白蚁的雌性成虫在婚飞交配以后,就会脱落翅膀,回到蚁巢中,卵巢快速发育,开始不停地产卵,这时腹部不断胀大,几年后体积能长大上百倍,超过了节间膜的张力,这是几丁质的特殊功能。于是它变成了一台产卵的机器,自己无法行动,要由职蚁协助,才能勉强挪动。让它成为蚁中巨虫,体量远远超过了一般职蚁。看来像一头幼虫,但它的头部和胸部出现了成虫的特征。腹部不断的胀大,表明它的体壁具有很大的弹性,这种弹性原自体壁几丁质的可塑性。在一个蚁巢中,会有上百万头职蚁群,它们没有能胀大的体壁,这就实现不了种群的扩展(图7-8)。

  1. 外骨骼的珍贵痕迹——虫蜕

有翅昆虫由无翅发育成为有翅,都通过翅芽发育来完成。翅膀的成熟需要脱去原来的体壁,才能充分长大和展翅,才能成为真正的成虫。脱去的体壁,统称虫蜕,它含有丰富的几丁质和蛋白质。蝗虫脱掉末龄蝗蝻的体壁,变成一头有翅膀的蝗虫,虫蜕留在植物枝干上。知了的若虫,从土里钻出来,在树干上蜕皮羽化,留下的蝉蜕,不仅是儿童的玩物,而且是一味有名的中药,可以治疗多种疾病(其中除含有几丁质和蛋白质之外,还有一些现在尚不清楚特殊成分图9)。抽丝完毕的蚕茧,剩下大量的蚕蛹,体壁也是工业原料。用来提取几丁质,或者将它分解为低聚几丁,可以治疗关节病痛的药品。我国每年有上千吨这种原料输往国外,供应制药行业(图10)。

3 善抗逆境

昆虫不但善于适应环境,而且在恶劣环境中,它有多种应对的办法,使人感到惊讶。昆虫有抗寒性、抗旱性、抗菌性和最为厉害的抗药性。因此它能逢凶化吉,随遇而安,死里逃生,遍布全球。

3.1甲虫的抗旱本领花样繁多

非洲沙漠里的饮露甲白天隐居在洞穴里,晚上迎接海边吹来带湿气的凉风,水蒸气在它的体表凝聚起来,还会顺着它倒立的身子,流进口中,痛饮丰盛的甘露。有的甲虫体壁能直接吸收露水,解决缺水之苦(图11)。

3.2 极地昆虫能在冰雪中长期冰冻自己

生活在新西兰寒冷地区的大沙螽,虫体很大,一头大沙螽可以抵三只老鼠,它的耐寒能力也特别强,而且可以长期冰冻不死。据考证几种沙螽都是古代冰川时期的孓遗生物。南极的巨沙螽和企鹅一样,能抗摄氏负60度的寒冷,它们以藻类为食料,生活颇为悠闲,只是近几年才为人类所认识(图12)。

3.3苍蝇能生产抗菌肽为自己杀菌免疫

 苍蝇生活在极度肮脏的环境中,它的身上携带着各种病菌,如伤寒,痢疾等等都由它们传布,但自己从来不得病,因为它们身体能生产抗菌肽,这是细胞应急反应产生的广谱性杀菌物质,它含12---60个氨基酸。对热稳定,是蝇类活命的法宝。现在已经被人类发现,并且正在被开发利用。苍蝇种类很多,无处不在,特别喜欢腐败的食物,同时传染疾病,招人讨嫌。常见的丽蝇、家蝇和麻蝇都能产生抗菌肽,无论幼虫和成虫,都有极强的抗菌能力。(图13)

3.4抗药性让昆虫在死亡面前浴火重生

昆虫面对杀虫剂,并非坐以待毙,而是用抗药性来积极应对,它们的办法很多,有的表皮能抗拒药剂;有的药剂进去了,它们就用解毒酶使之失毒;有的使神经变得不敏感,抗性苍蝇能在DDT药粉上跳舞,抗性棉铃虫能在杀虫药水里洗澡,都安然无恙。这就是抗药性的神奇威力。无论卫生害虫或农业害虫,用抗药性对付人类相当一致。蚊子是人类的宿敌,它们吸人血,传染多种疾病,每年有成千上万人感染疟疾,为之丧命。自从有机杀虫药剂出现以来,人类就用药来消灭蚊子。但从来没有达到杀光害虫的目的。因为它们具有抗药性。

第二次大战以后,人们开始用DDT灭蚊,获得超乎理想的效果,于是在20世纪60年代开展全球联合灭纹运动,期望用DDT彻底消灭蚊子。运动开展以后,初期获得了很好的效果,但几年后,蚊子产生了抗药性,它们卷土重来,抗性蚊子和疟原虫一起,向人们反攻倒算,人类又面临尴尬。不得不换用别的办法来对付蚊子(图14),我国科学家屠呦呦找到青蒿素来杀灭疟原虫,因此获得诺贝尔奖。在一些地方重新启用已被停用多年的DDT。农业害虫和卫生害虫一样能产生抗药性,特别在气候暖和,害虫发生多,用药频繁的地区,抗药性更为厉害,马铃薯甲虫,棉铃象甲,棉铃虫,小菜蛾,蚜虫等等(图15-19)。都是世界有名的抗药性害虫,为了对付它们,人类付出了大量人力物力,如今还是任重道远,每年都要花费很多杀虫剂,也因此消耗大量资源,污染城乡环境。这是小昆虫造成大问题的典型事例,不能不佩服昆虫的神奇,和我们人类的无能。所以说抗药性是昆虫最后的杀手锏。在果树上,人们也超越想象的遭遇多种害虫的抗药性问题。凡用药越多在地方,抗药性就严重,特别是热带果树害虫,在气温高,害虫繁殖快危害重、用药多的情况下,抗药性十分普遍,许多害虫不断对新的农药产生抗性,还携带和传布病毒,最后无药可治,只好放弃这种作物,改种害虫不吃的为止(图20)。

如今,人类进入智能化时代,许多地方人们选择以虫为师,人类能否胜过昆虫?看来只能是人虫共处,巧妙应对。生活在南极的甲虫和其他昆虫一样,能耐极度低温,后翅退化,不会飞翔,足特别长,避免身体接触冰层,但行走迅速,健步如飞。

*作者简介:王荫长(1934-),男,浙江杭州市人,教授,主要从事昆虫学教学与研究工作。

 

《中国卫生杀虫药械》供稿

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