一些昆虫的中文名会根据它们 爱呆的地方+“马” 命名,比如灶马。
根据这个,喜欢呆在 蓟 上面的昆虫就应该叫做——蓟马
(蓟, 图片来自Wikipedia)
蓟马为缨翅目(Thysanoptera)下昆虫的统称,在2亿年前就有蓟马或者其直系祖先的化石。蓟马算是一种比较冷门的昆虫,主要是因为它们比较小,并且其中只有一小部分是害虫(这些害虫因为难以防治,在近年得到了一些注意)。
不过在前几天,我们爬山走到歌乐山脚下时,在栏杆上第一次注意到了蓟马。
这只蓟马属于管蓟马科(Phlaeothripidae)。这只昆虫第一个引人注目的地方是它的管状腹部末端。这个“管子”其实是它延长了的腹部的最后一节,也是它得名“管”蓟马的原因。
蓟马的翅膀也相当特别:它们拥有羽毛状的翅膀,因此不像蜜蜂和甲虫那样通过上下拍打膜状翅膀提供升力。事实上,蓟马几乎无法飞行,而是利用空气中的涡流 “飘” 在空中。具体的原理又是怎样呢?
“飘”流者蓟马
接下来有一些物理术语 🙂
大部分昆虫拥有较硬的膜状翅膀,飞行时依靠稳态空气动力学(steady state aerodynamics)产生升力。它们的翅膀在移动过程中产生前缘涡(leading edge vortex)。前缘涡的特点是相对稳定,其变化也通常是连续的,在这种情况下的前缘涡不会对升力造成干扰。但是拥有羽状翅膀的蓟马不能依靠这些来产生升力。专注于昆虫飞行的丹麦动物学家托克尔·魏斯-福格(Torkel Weis-Fogh)于1973年发现了蓟马等小型昆虫的飞行机制。
这个机制可以简单地被描述为“拍和甩”(“clap and fling”)。
(图片来自网络)
(注1:这个图中只包含了一侧的前后两翅,后面两行的“黑棍”即翅膀可以理解为将上图昆虫从一侧看的样子)
(注2:淡蓝色箭头是施加在翅膀上的合力;蓝色箭头是诱导速度,即空气在流过某一物体后产生额外的速度;黑色箭头是气流)
在 “Clap” 这一步(A&BC):翅膀绕翅膀前缘转动,两个翅膀从前缘开始逐渐闭合,空气中形成涡流。可以看到,翅膀受到的合力方向微微向前。
在“Fling”这一步(D&EF):翅膀绕翅膀后缘转动,从前缘开始逐渐打开并完全分离,空气涌入缝隙。
在“Fling”的结尾(G&HI):翅膀完全打开时,新形成的前缘涡和后缘涡相互抵消,可能有助于气流流速的进一步增加。
这一系列动作帮助蓟马这种小型且没有膜状硬性翅膀的昆虫得以“飞行”,尽管这意味着对带来翅膀一定的损耗。
蓟马食性很杂,有的以更小的昆虫和螨虫为食,有的以植物汁液为食,有的以菌类为食。总的来说蓟马喜欢聚集在一些植株上,科学家也观察到了蓟马的一些社会性行为。
蓟马社区
蓟马的肛门分泌物产生于后肠部分(hindgut),并顺着其尾部刚毛释放,从而威慑天敌。一些澳大利亚的雄性蓟马会聚集在花上,并且有可能通过分泌信息素吸引雌性。
以蝗虫为例,后肠部分hindgut如图所示(图片来自网络)
而以菌类为食的蓟马有更加奇特的行为:雄性会为了与雌性交配而竞争,并且保护雌性产下的卵。这些雄性会用腹部弹走其他雄性,更有甚者会用前足跗节的齿突杀死对方。
在珠角蓟马科(Merothripidae)和纹蓟马科(Aeolothripidae)中,雄性显示出了大个体和小个体的多态性,意味着小个体的雄性蓟马会趁大个体蓟马在竞争而无暇顾及雌性时偷偷与之交配。这种雄性间的多态性在一些鱼类、蜥蜴、鸟类等种类中都有显现。
(珠角蓟马科和纹蓟马科,图片来自网络)
而角蓟马属(Kladothrips)等几个少数的属则会刺激植物使其长出虫瘿,并在其中形成类似蚂蚁社会的真社会结构,其中会有负责生殖的“蓟马后”和无法繁殖只能打工的“兵蓟马”和“工蓟马”。
(角蓟马属种类所刺激形成的虫瘿和其社会分层,图片来自 Wikipedia 和 National Geographic )
一些蓟马种类也是能够造成巨大破坏的害虫,而能够使其成为强大的害虫的原因之一便是蓟马可以实现单性繁殖。蓟马是单倍二倍体,大部分种类是孤雌繁殖,雄性蓟马是单倍体(未受精,不能繁殖),雌性蓟马是二倍体(受精,可以繁殖),但也有反过来的孤雄繁殖。
究竟是什么决定了蓟马的性别呢?
前几天爬虎峰山的时候,一个同学跟我分享了一个“很神奇的东西”——沃尔巴克氏体,据说这个东西可以寄生在昆虫的细胞,决定它们的性别。我当时表示半信半疑,结果在写到蓟马的单倍二倍性时,这个名字又一次赫然出现在了我的眼前。
从寄生,到共生——沃尔巴克氏体(Wolbachia属)
(昆虫细胞内的沃尔巴克氏体,图片来自Wikipedia)
[沃尔巴克氏体是一类革兰氏阴性菌,属于假单细胞门(Pseudomonadota),立克次体目(Rickettsiales),无形体科(Anaplasmataceae) 下的 Wolbachia属]
沃尔巴克氏体可以寄生大部分昆虫种类和部分线虫、细菌。不同的昆虫寄主和不同沃尔巴克氏体之间的关系相当复杂,但沃尔巴克氏体几乎只感染它们的睾丸和卵巢。有的沃尔巴克氏体会使雄性昆虫转变为雌性,有的可能会缩短昆虫寄主的寿命,但也有的昆虫如赤眼蜂(Trichogramma属)极度依赖沃尔巴克氏体,甚至在没有该种细菌时会失去生殖能力!
沃尔巴克氏体打乱了昆虫的性别比,从而改变了宿主的性选择模式,大大加快了新物种的产生。
这样回想起来,我其实有无数次的机会可以注意到蓟马:在扭曲的榕树叶子里、蓟的花里……那些地方总是藏着一些细小的黑丝,想来就是它们。许多藏在我们身边的有趣虫子,也许还在等着我们去发现呢!