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蓟马——藏在花瓣中的秘密
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。…
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你家的蟑螂到底有多快?!
[水] 是否有一种感觉:家里的蟑螂跑得比自己还快?? 某种程度上来说,是的! 人们家中最常见的蟑螂之一,美洲大蠊(另一种常见的是黑胸大蠊),可以以5km/h的速度奔跑,跻身世界跑的第二快的昆虫! 那么是谁跑得最快呢?答案是分布在澳洲的澳洲虎甲Cicindela eburneola。 (Cicindela属的虎甲) 这种虎甲身长大概1公分,但它的跑步速度可以达到约6.7km/h或1.86m/s(有数据显示是9km/h),这几乎是人走路时速度的两倍!对于虫子本身,这个速度则意味着它们每秒走过的距离是它的身长的171倍,放在人身上,则意味着以770km/h的速度奔跑。 虎甲是一种小型肉食昆虫,拥有一对大大大复眼以观察猎物。为了捕到猎物,虎甲不得不跑的很快,以至于它们会在跑步途中有短暂的失明,因此跑起来一顿一顿的。 与美洲大蠊并列或位列第三的是撒哈拉银蚁,其奔跑速度是3.1km/h。 为什么这些虫子都能跑得这么快呢 这主要是因为这些昆虫跑步时会使用一种特殊的、有规律的步伐:身体一侧的第一对足和第三对足(前足和后足)与另一侧的第二对足(中足)同时发力,然后反过来变成这一侧的中足与另一侧前后足发力,这样循环交替。虎甲和银蚂蚁都用了这种技术,同时加大腿长和步频来提高速度。但是蟑螂在这个基础之上还有另一种跑步姿势专门为冲刺服务:两侧的前足一起着地施力,然后是中足,后足……通过这种方式,蟑螂可以在以普通速度奔跑时保持其稳定性,在转变成高速奔跑时则能产生足够的爆发力加速。 这就是为什么这些虫子能够跑得这么快的原因吧!
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到底有多少的昆虫会“叫”以及它们是怎么“叫”的?
昆虫只有在比较自然的情况下(一些昆虫的视力、听力和触觉都很敏感)才会因为求偶发出声音,或者是遇到及其危险的境况才会通过声音来威胁天敌,所以不靠近观察或专门饲养是很难观察到的。 到底有多少虫会叫呢?也许这是个值得探索的事哦!
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古老的飞行者 – 蜻蜓
三亿多年前,第一批会飞行的生物——翼展可达70厘米的巨型昆虫得益于高含氧量的大气在空中翱翔。 二叠纪的巨型蜻蜓巨脉蜻蜓(Meganeura 属,已灭绝) 时过境迁,这群远古巨虫变成了我们身边的昆虫,水边的精灵。它们就是——蜻蜓。蜻蜓是蜻蜓目昆虫的统称,下分两类:差翅亚目(蜻蜓)和均翅亚目(豆娘,更正式的名称叫蟌)。差翅亚目指的是前后翅一短一长的蜻蜓,均翅亚目指的是前后翅长短相近的豆娘。其中差翅亚目更加古老,它们的翅膀无法折叠(只能平放在身体两侧)。 差翅亚目(蜻蜓) 均翅亚目(豆娘/蟌) 如今的蜻蜓小巧,机敏。究竟是什么让这些古老的飞行者始终如此成功的呢?靠的就是三亿年来进化出来的高超的飞行技巧和便于飞行的身体结构。(以下“蜻蜓”包括蜻蜓和豆娘)一. 飞行技巧得益于蜻蜓四只独立的翅膀,蜻蜓可以独立控制每一只翅膀的方向和力度。在悬停时,蜻蜓的一只前翅和另一边的后翅会形成一条直线绕身体转动(就像《星球大战》中X战机的造型,不过两对翅膀是错开的),从而获得持续的升力。如果蜻蜓想在空中急转弯,也只需改变翅膀挥动方向从而将四只翅膀推向同一方向。甚至倒退飞行对蜻蜓也是小case。这种飞行能力不仅在昆虫界出类拔萃,在动物界也是遥遥领先的。 《星球大战》中的X翼战机 二. 身体结构 4. 通过电子显微镜,科学家发现蜻蜓的翅膀上有大约100亿个柱状结构,可以疏水、避免灰尘粘住翅膀,同时改变周围空气流向并减少空气阻力。 在空中一度成为霸主的蜻蜓如今也在日益衰弱、减少。是什么因素导致了蜻蜓种群的衰弱呢?这不得不提到蜻蜓的繁殖方式。蜻蜓属于不完全变态昆虫,它们的成虫是我们熟悉的飞行精灵,但是它们的若虫(不完全变态昆虫的幼虫)水虿(如果你在较为清澈的水里捞出了有腿的“鱼”,那多半就是它们)生活在水里,对水质要求较高。 水虿(正在吃自己猎杀的虾) 一种春蜓的水虿,后来羽化失败了:( ,第二张是它脱下来的多张皮中的一张 水资源的污染和占用都会减少蜻蜓种群的数量;蜻蜓若虫生长时间较长,一般需要两三年,大型蜻蜓甚至需要五年甚至更久的时间才能成虫。在此期间的水质变化可能都会影响它们的生存。例如一些春蜓的若虫,它们对水质的要求极高,在接近饮用水的环境下它们才能生存。还有一个原因与水的识别有关——蜻蜓成虫会通过水反射的光中的偏振光来辨识水面。然而,许多人造物(如汽车面漆、塑胶场地)会反射更强烈的偏振光,从而让蜻蜓误认为这些地面是水面。蜻蜓成虫会在这些地方建立领地、交配,最后会在这些“水面”进行“蜻蜓点水”,即产卵,而蜻蜓的卵在炽热的阳光下暴晒几分钟就会干死。去过停车场、学校的塑胶场地的人或多或少都会发现有蜻蜓在附近徘徊,殊不知他们的车上和脚下充满了蜻蜓干死的卵。我以前试图赶走操场上的蜻蜓(包括黄蜻、玉带蜻、几种灰蜻、几种春蜓等),但这是徒劳的,因为它们有领地意识,一旦将这块地认为是自己的领地,就会拼命死守,不愿离开。 (可以参考) 古老的蜻蜓存活至今,渡过了3次生物大灭绝(二叠纪、三叠纪和白垩纪生物大灭绝,其中二叠纪生物大灭绝是灭绝生物占比最大的一次),它们高超的飞行技巧令人惊叹,且有一定的研究价值,在空气动力学和仿生学等学科中都有一席之地。然而在当今环境下,它们遇到了新的困难。为了让这些进化所造就的杰作存活下来,我们应该做点什么,因为这样最终造福的是我们自己。