昆虫的足迹遍布世界各地。它们在自己的小世界里忙着传播花粉和清理废物。也许您听到过蜂箱倒塌的嗡嗡声,但我们并不害怕,因为我们爱蜂蜜(嗯,不仅仅是因为)。我们担心蜂群崩溃失调对全球农业构成威胁。
幸运的是,昆虫作为一个群体是天生的生存主义者。以蟑螂为例。实验证明,即使在广岛级别的辐射下,它们也能存活一个月,而这种辐射实际上会让它们失去理智。当人类用糖引诱小群德国小蠊时,在短短几代之内,他们的大脑就产生了对葡萄糖的自然厌恶。
蟑螂只是拥有生存本领的无脊椎动物海洋中的一滴水。自从地球上出现陆地生命以来,昆虫就成为自然界最伟大的探险家和殖民者。它们是适应性强、灵活的先驱者,已经进化到几乎存在于每一个陆地生态位,更不用说它们数量庞大了。
以下是昆虫的10种独特的生存技能。
10. 多元化之城
如果你想生存,就必须学会灵活变通。不要错过一切可以吃的东西,调整你的身体周期以适应当地的环境,不要把所有的蛋都产在同一个地方。昆虫在遗传适应性和表型可塑性方面都是灵活性的大师,即调整基因以产生适应不同环境的生理特征的能力。
昆虫占已知动物物种的 73%,占陆生动物物种的 85%。目前,我们已发现并命名了90万种,分为32目。专家估计,实际物种远不止这些,应该在20到3000万种之间。据估计,其中很大一部分来自南美洲的森林。
其广泛分布的生理和社会特征,以及优异的适应性,使得昆虫几乎分布在各个生态层。这是昆虫在大规模灭绝中幸存下来的原因之一。但即使是像昆虫这样灵活的生物,也需要很多时间才能拥有这么多奇妙的结构。
9. 数亿年的进化史
今天驱动昆虫多样性的因素与过去相同。这些因素包括基因突变、自然选择、迁移、隔离、遗传变异,以及某些后代发展其基因固有的随机选择力的倾向,这些随机选择力与适应性无关。然而,产生新的分支或物种群体(例如蜜蜂或甲虫)需要更长的时间来进化。
最早的昆虫至少出现在 450 万年前。它们的祖先是由甲壳类动物进化而来,我们所知道的最早的昆虫形态与现代的蠹鱼(Lepisma saccharina,又称蠹虫)相似。然后在1到150万年前出现了蝗虫和蟑螂。苍蝇、黄蜂和甲虫等昆虫物种在 200 万年前就出现了。
每一种生物的进化都需要大量的时间。几个世纪以来,主要的生物体产生了适应众多陆地和淡水环境的分支。这个过程不仅得益于时间,还得益于许多生物体的高繁殖率和存活率。
8、保证幼虫数量的增长也就保证了群体数量
就数量而言,我们人类最好不要梦想控制地球。因为对于像我们人类这样具有内骨骼的双足动物来说(译者注:内骨骼是指被肌肉、皮肤、鳞片或毛发包裹在身体内部的脊椎动物的主要骨骼),7亿的总数是一个很大的数字。 ,但现存昆虫有近 1019 (10,000,000,000,000,000,000) 种。这只是一个很小的数字。相比之下,美国人口只有约3.2亿人。一些土壤研究发现,每一亩土壤中都生活着大量的昆虫,其数量对比可想而知。
对于死亡率高的昆虫来说,繁殖就意味着生存。大规模的繁殖导致昆虫的数量巨大,也会带来一些意想不到的进化和进化,种群内部也会有新的发展和前景。而且因为它们的数量太多,所以无论我们向它们喷洒多少农药,它们都会继续茁壮成长。其中,一些健康的昆虫还会产生一些具有良好特性的随机基因突变,而且数量越多,基因进化的机会就越大。
另外,由于高死亡率带来的总量压力,他们会采取分散的分配策略。地理隔离程度越高,基因的传播范围就越窄,就越有利于新物种的创造。在幸存的物种群体中,数量大可以稳定地减少遗传漂变的影响(译者注:遗传漂变是指由于偶然的变化,下一代的基因频率与当前一代不同的现象。。而这种漂移的程度与种群规模有关(种群越小,漂移速度越快,而种群大则漂移缓慢,可以随机达到遗传平衡)。当然,群体内部也存在激烈的竞争,有的虫子会用少量的社会工程学(注:社会工程学是让对方遵从你的意愿、满足你的欲望的艺术和知识)来应对。它。这个问题。
七、保障社会保障
从进化的角度来看,昆虫是发展社会结构的先驱。如今,2% 的已知物种具有此特征,占地球上所有昆虫的 80%。而且,总体而言,它们的生态影响远远大于任何其他动物。例如,南美洲的切叶动物吃的植物比该大陆所有食草哺乳动物的植物还要多。
一个真正的社会或群居物种有四个关键特征:成员共享一个巢穴;共同饲养幼虫;不育昆虫(或低产昆虫)和多产昆虫之间的分工;并且世世代代毗邻而居。虽然许多昆虫物种具有其中一种、两种甚至三种特征,但只有少数昆虫具有全部特征。其中包括所有白蚁、所有蚂蚁、600 种蜜蜂(蜜蜂科)和 700 种黄蜂(胡蜂科)。
当然,社会结构也存在固有的风险。例如,传染病和专门的寄生细菌,以及昆虫成员争夺资源,可能会造成更大的损害。但这些昆虫群也是专家建造者、食物采集者和捍卫者,因此当权衡这一点时,就很清楚这个庞大的群落为它们所居住的栖息地付出了多少。
6.节肢动物将四肢进化成口器
连接的肢体定义了称为节肢动物的昆虫门(来自希腊语 arthros 和 poda)。但对于昆虫来说,这些肢体不仅仅是肢体。它们是从触角到口器的一切事物的基础。
昆虫更有可能是从具有大量相似腿的动物进化而来的,例如简化的蜈蚣。随着时间的推移,这些部分融合形成了我们所熟悉的现代昆虫的头部、腹部和胸部,而连接它们的部分从感知外界刺激变成了向外界发送刺激的器官。例如,昆虫的头部由六个原始节段组成,其中一些节段将进化成触角和专门的口器。
这确实很特别。如果你认为虾爪是特殊工具,那么你一定没见过切割食物边缘的口器,尤其是吸血生物和花蜜捕食者特有的刺吸式口器或咀嚼式口器。
5.同生同死
一种全有或全无的生存方式,就是与其他生物形成共生关系,将自己的命运与其他生物紧密相连,同生共死。在自然界中,这种共生关系可能存在风险,但它也为昆虫及其后代提供了安全的食物和住所。共生有多种形式。最极端的形式是共同进化,即物种由于彼此的进化而相互影响。
昆虫和植物在协同进化和共生方面并不具有绝对优势,但遗传学研究表明它们从一开始就保持着协同进化关系。这段悠久的历史使得这两种生物之间的关系就像手和手套一样。金合欢蚁生活在金合欢树的刺中,这可以保护它们免受食草动物的侵害,而树叶也为蚂蚁提供了食物来源。再比如,丝兰花的形状只能让丝兰蛾为其授粉。授粉后,雌性丝兰蛾会在花内产卵。孵化成幼虫后,幼虫会吃掉部分种子,但仍保留足够的种子,以便啮齿动物传播和传播。
4、该“变态”的时候就“变态”
生长期身体会发生巨大的变化,听起来很麻烦。毕竟很多人连自己的青春叛逆期都无法应对。但如此巨大的变化最终会带来相应的效益。
当昆虫进入成年后,大多数昆虫的身体、生理结构和习性都会发生很大的变化。更原始的昆虫会经历一个部分“变态”阶段,其中身体的一小部分(例如性器官)成熟。这种原始昆虫的幼虫形态与其成虫形态仅略有不同。
另一方面,高级昆虫会经历完全变态,并最终在某个阶段转变为另一种动物。在幼虫阶段,高级昆虫会吃大量食物以增加体重。此后进入失活变态阶段,化为蛹,最后完全转化为成虫,然后化茧成蝶并繁殖。
完全变态意味着幼虫将面对不同的捕食者,并且不必与其他成虫竞争食物。这是提高存活率的有效方法。也许这可以解释为什么,虽然所有昆虫中只有9/28经历完全变态,但这一类昆虫成年后却占整个昆虫世界的86%。
3.当虫子长出翅膀时
当虫子长出翅膀时,很可能是植物开始选择向上生长的时候,比第一批爬行动物开始进化飞行技能早一亿年。最接近这些飞行爬行动物的现代物种是蜉蝣和蜻蜓,但古代蜉蝣的翅膀完全展开时可以达到 24 至 28 英寸(约 60 至 70 厘米)长。是不是很可怕?
飞行技能帮助昆虫扩大生活范围、迁徙、躲避捕食者并在空中捕捉猎物。一些灵活的昆虫有折叠的翅膀,使它们能够挤进狭窄的空间,例如巢或管道。
无脊椎动物中,只有昆虫能飞。同样,它们是唯一没有因翅膀生长而失去所有四肢的物种。昆虫飞行速度快、敏捷,还可以携带重物,而且它们还拥有独特的“飞行装置”。这些点燃了物理学家和航空航天工程师继续研究昆虫的愿望。
昆虫飞行时消耗的能量与鸟类和蝙蝠相同(以每次振翅消耗的卡路里计算),但它们更知道如何将能量转化为动力。昆虫能够轻松有效地储存和释放能量,这要归功于它们的外部骨骼结构(甲壳),这使得它们的身体如此柔软和灵活。
2. 甲壳:粘着组织的保护壳
昆虫没有骨头,它们的身体由外骨骼支撑。这种外部骨骼(甲壳)主要由甲壳素组成,甲壳素是一种既柔软又坚韧的物质。甲壳不仅可以保护昆虫免受损坏和干燥,还可以让昆虫在其上生长感觉器官,例如呼吸孔,并像人体骨骼一样连接肌肉。
昆虫还受益于它们的甲壳,因为它们具有举起重物的能力和灵活性。昆虫的肌肉生长在甲壳内。与其他动物不同的是,肌肉位于骨骼的外侧,因此它们需要利用内部的骨骼来驱动肌肉。这解释了为什么许多昆虫可以举起比自身重量重几倍的物体。昆虫的身体灵活性是由于其关节处的软骨组织,这使它们能够在逃跑、寻找食物和隐藏时挤进狭小的空间。
就像所有为生存而进化的特征一样,甲壳也有缺陷。随着昆虫不断生长,它们的壳大小不会改变,这意味着它们必须在必要时脱壳。从蜕皮后到新壳长出,昆虫都处于危险状态。甲壳也限制了昆虫的体型,不过没关系,毕竟昆虫的寿命更长,因为它们更小,对吧?
1. 虫子的小世界
昆虫突破了“小”的界限,理论上甲壳类动物的最大重量可达 4 至 5 盎司(125-150 克)。现存最大的昆虫是新西兰巨型沙螽(英文为WETA,毛利语为wētāpunga),体重62.5-75克,比家鼠和麻雀还要重。
在小身体的世界里,昆虫是微型奇迹。莎士比亚在《哈姆雷特》中生动地对此进行了比喻:“我可以简而言之,我可以被限制,并认为自己是无限空间之王。”有些蚂蚁甚至可以在一颗橡子内建造整个国家。最小的昆虫是哥斯达黎加黄蜂,尺寸仅为 0.00055 英寸(0.139 毫米),比单细胞原生动物草履虫还要小。大多数昆虫的大小为 0.1 至 1.0 英寸(2-20 毫米)。
小有很多好处。昆虫只需要极少量的水和食物就可以生存,并且它们可以在各种情况下找到躲避捕食者的地方,并且可以隐藏在任何地方。对他们来说,鹅卵石就是巨大的岩石,小裂缝就是深渊。你可能会说,在昆虫眼里,它们很小,但世界真的很大!
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