照片出處/Pixabay

【書摘】昆蟲不思議!閱讀《小蟲大哉問》,驚歎蟲蟲們為世界作出的偉大貢獻!

糞金龜搶救了澳洲的生態環境?蒼蠅是法醫的偵探夥伴?蝗災來襲,人類就吃蝗蟲報復?「小強」為何是下水道的霸主?切葉蟻是昆蟲界的物流公司?紅頸鳥翼蝶邊喝水邊尿尿?

找出這些問題的答案,會讓您對昆蟲「大開眼界」!昆蟲與人類息息相關,牠們在文化上具有象徵意義,社會上有經濟價值,在科學上也啟發了許多創新。認識昆蟲,能夠讓我們重新認識地球的美妙。

(以下內容摘自《小蟲大哉問》一書,由時報文化授權,文中小標由《上下游》另行編輯,與原書無涉,且為閱讀需要調整部分擷取內容,更多精彩文字請詳見該書。)

昆蟲身軀小但貢獻大,地球因為有了牠們變得更美好。(照片出處/Pixabay)

蝴蝶以絲自固,羽化成蝶

蝴蝶幼蟲幾乎是個特化的食草機器,一切都是為了能吃得更多,但會吃不能成為厲害的生存之道,也不能帶來種群的繁榮,最終還是需要有繁衍的步驟。如果「這輩子」不行,「下輩子」呢?蝴蝶正是如此!在幼蟲的最後一刻,牠將迎來堪比重生的一次改變——化蛹。

以鳳蝶幼蟲為例,首先,幼蟲會找到安全的地方,吐出一坨絲線,用腹部末端的臀足抓住這團絲,再在身體三分之一的位置,吐出幾根絲把自己固定住,然後弓起身子,進入準備階段——前蛹。大約一天後,牠會把這個毛毛蟲外表的皮蛻去,變成真正的蝶蛹。由於絲的作用,此時的蝴蝶即使沒有腿,也能穩穩地待在樹枝上,而那些環繞身體的絲,此時處於脖子的位置,像是上吊自縊,因此這種蛹被稱為帶蛹(縊蛹)。此時的蝴蝶外表波瀾不驚,但內部卻發生翻天覆地的變化。整個身體除了頭部的一小塊區域,其他地方會完全溶解,重新構造出一副肢體,拋棄原本的一切,才有機會化成飛上天空的蝴蝶。

蝴蝶結蛹是用「絲」把自己固定在選定的枝條或葉柄上。(照片提供/時報文化)

蛹期的蝴蝶不吃也不排泄,不太受環境影響,因此常選擇以蛹的形態來度過冬天;但同時非常弱小,沒有任何自保能力,蝴蝶在其他季節不會在這個階段保持太久。如果透過蛹殼能看見蝴蝶翅膀的花紋,就說明重生非常順利,很快就要羽化了。

透過蛹殼上預留好的縫隙,蝴蝶可以輕鬆打開外殼鑽出來,這時翅膀還是壓縮的,接下來需要抓住一根樹枝,把肚子中的體液擠到翅膀的脈絡中,只見原本皺皺的翅膀慢慢地平展、撐大,彷彿吹氣球一般。破蛹而出,展翅成蝶,這個階段很快,通常不會超過兩小時。一方面,這時的蝴蝶既美麗,又脆弱,早點羽化才有逃跑的資格;另一方面,牠們已經等待太久,迫不及待要飛上天空。

飛上天的蝴蝶要做什麼?享受自由?輕撫微風?都不是,這時牠們的任務是繁衍。開始四處尋覓,偶爾停飲花蜜是為了補充體力,雙棲雙飛的蝴蝶也成為愛情最美好的象徵。

旱極而蝗是彼此聚集還是避免自相殘殺?

產於土中的卵,躲避了絕大多數捕食者,但一旦下雨,卵不會被淹死嗎?當然不會,蝗蟲卵有獨特的防水機制,哪怕一直在水裡泡著也不受影響。而且,被水淹沒的蟲卵能感知水分且改變發育速度,避免在水中孵化出生。當水退去,土壤乾燥,蝗蟲寶寶便排著隊,破土而出。

為什麼旱極而蝗呢?第一年,水位低,蝗蟲產卵比較深;第二年,水位高,第一年的蟲卵無法孵化,同時其他蝗蟲繼續產卵;第三年,水位下降,這時,前兩年的蟲卵一起感知到乾旱,同時孵化。加上乾旱年代的食物匱乏,蝗蟲更容易聚集,形成蟲群,因此在旱災之後,往往很容易發生蝗災,禍不單行。

通常情況下,蝗蟲各自生活,此時的牠們相對溫和,最多為害一方,不足為懼。但在特定條件下,例如乾旱,原本散居的蝗蟲會形成群居狀態:由於食物匱乏而族群數量密度增加,蝗蟲們彼此間距離縮短,而在四、五隻蝗蟲聚集後,便會自發地產生資訊素——4-甲氧基苯乙烯(4VA)。4VA 含量的增加會吸引更多蝗蟲聚集,蝗蟲密度的增加又會促進 4VA 釋放,由此形成滾雪球般的正回饋效應,最終使得超大範圍的蝗蟲聚集形成有序的集體。

當然還有個有趣的說法,乾旱時食物匱乏,蝗蟲們開始自相殘殺,只有不斷地往前跑,才能不被吃掉,於是蝗蟲大軍就像受到統一指揮一樣,朝著大致相同的方向前進。

蝗蟲與旱災的關係,由左而右分別為:第一年(低水位)、第二年(高水位)、第三年(旱災)。(照片提供/時報文化)

螢火蟲在夜空閃亮是為了繁衍

螢火蟲的螢光是一種非常獨特的冷光源,發光過程幾乎不伴隨發熱,意味著牠絕大多數能量都可用於發光,是一種效率極高的發光方式。與此同時,螢火蟲不用擔心自己被高溫灼傷。許多生物選擇夜晚生活是為了更好地隱藏自己,但螢火蟲卻反其道而行,肆意地暴露自己的位置,對牠們來說,比生存還重要的事情只有一件,就是繁衍。在漆黑的夜晚,一點微小的光亮都會格外顯眼,對敵人來說是這樣,對同伴來說更是如此。

螢火蟲的許多種類中,只有雄性發光,雌性看見螢光後去尋找雄性,雌性螢火蟲就不會暴露在危險之中。而有的種類,雌、雄都能發光,甚至會互動:雌性螢火蟲接收到光訊號後,會發光回應告訴雄性螢火蟲自己的位置。

實際上,雖然都會發光,但不同種類的螢火蟲,發光的顏色和頻率卻存在差異。一般來說,螢火蟲的螢光是黃色,牠們腹部下方有可以透光的白色薄膜,膜的厚度和色差會影響螢火蟲的螢光,於是出現肉眼看起來橙色、黃色,甚至綠色的不同螢光。而更獨特的是螢火蟲的發光頻率不只是簡單的一閃一閃,實際上會有長閃、短閃、快閃和持續亮等多種方式,螢火蟲的世界彷彿存在著一套獨特的摩斯電碼,不同發光頻率只有同類才能明白。

而關於螢火蟲控制發光的開關,目前有許多假說,具體機理尚不明確,主流觀點認為螢火蟲透過腹部收縮來控制氧氣的吸收量,從而實現對光的控制,我們姑且當這是牠獻給愛人的專屬浪漫樂曲吧。

螢火蟲幼蟲(照片提供/時報文化)

切葉蟻是勤勞的農民

切葉蟻最為獨特,漫長的進化歷程中與真菌和諧共處,形成有趣的互利共生關係。與切葉蟻共生的真菌都屬於蘑菇科,我們平時食用的部分是蘑菇的子實體,其實是蘑菇的繁殖結構,而蘑菇真正的本體是遍布在生長基質中的菌絲。而切葉蟻巢穴中的蘑菇,在工蟻的培養下,不再花費精力生長子實體,而是專注於生產菌絲,這些菌絲可以做為切葉蟻幼蟲穩定而富含營養的食物來源。對切葉蟻來說,培養真菌的原料,是雨林中隨處可見的葉片,這是非常划算的合作關係:切葉蟻採集葉子培養真菌,真菌提供菌絲餵養幼蟲,幼蟲成長、蟻群壯大,採集更多樹葉,真菌菌落擴大供養更多幼蟲,切葉蟻與真菌形成互惠互利的同步成長關係。

切葉子,餵真菌,聽起來是非常簡單的流程,但實際上「種蘑菇」這件事上有著非常多講究,從某種程度上來說,切葉蟻是唯一一類步入「農耕文明」的昆蟲類群。

切葉蟻從葉子採集到運輸回巢到培養真菌的過程,需要所有工蟻類型都參與進來。首先,中型蟻會離巢去尋找真菌喜愛的葉子,探索的同時也留下氣味路徑,等找到並攜帶樹葉回巢,其他工蟻便可以沿著該路徑快速找到採集點。隨著大量工蟻開始工作,工蟻們在蟻巢和植物之間快速地規劃出一條「高速公路」:大型蟻負責將道路上的石頭、雜物等清理乾淨,中型蟻則開始埋頭苦幹切葉回巢,而小型蟻會搭乘在搬運的樹葉上,一方面檢查樹葉是否有病蟲害,另一方面負責抵禦靠近運輸團隊的天敵。葉片抵達巢穴後,迷你蟻會將葉子再切碎、磨成葉漿,並在上面接種菌絲,真菌就可以在葉漿上快速地擴散與生長。

切葉蟻正在搬運葉片回巢穴。(照片提供/時報文化)

切葉蟻的蘑菇保衛戰

種蘑菇很容易嗎?切葉蟻為了它可是投入數百萬勞動力,還有專職園丁負責管理。熱帶雨林中,高溼、高熱的環境很利於蟻巢中的真菌生長,這是好事,也是壞事,因為不能吃的真菌也會同時生長。這些雜菌會搶奪有限資源,而它們的菌絲無法替切葉蟻提供營養,甚至可能有毒。所以對切葉蟻來說,保衛真菌是非常重要的工作。

迷你蟻的表皮上有另一種共生的鏈黴菌,牠們將鏈黴菌產生的抗生素塗抹在葉漿上,可以有效抑制普通真菌生長。除了抗生素,衛生管理也是非常重要的一環。碩大的蟻巢每天會產生大量食物殘渣和排泄物等垃圾,切葉蟻則會用另一種獨特方式來處理。蟻巢中的真菌廠房一旦廢棄,就會被「改造」成垃圾處理廠,其中又會生長著另一種黴菌,它們會汙染食物和螞蟻,卻能有效地分解大量垃圾。而切葉蟻則會派出年老的工蟻負責垃圾處理,牠們負責垃圾的分類和整理,直到死亡。

對切葉蟻來說,真菌是蟻巢發展的基礎,因此切葉蟻最主要的工作就是把蘑菇種好,其中包括播種、施肥、養護、打藥、採摘、擴繁等環節,像極了現代化農場。但有時把真菌照顧得太好也不行,一旦真菌菌絲過度生長,可能會消耗蟻巢的氧氣,導致幼蟲窒息而死。所以切葉蟻總是在種好和種不好之間徘徊,一旦操作不當,長了雜菌或菌絲瘋長,輕則封閉廠房,重則舉家逃亡。

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