昆虫星球：被人类忽视的微型小可爱们

清晨

晶莹的露珠从叶片滑落

一位身披彩虹色铠甲的吉丁虫

正沐浴着第一缕阳光

它的外壳闪烁着金属般的光泽

仿佛不是昆虫

而是某位精灵工匠精心打造的微型艺术品

这一幕每天都在全球各地的角落上演

很多富有创造性的饰品设计灵感

均来自于这位“小生灵”

作为自然界的一员，不论是田野还是草地，花园还是森林，杂草丛生的荒地还是蔬菜成排的田垄，到处都有昆虫的影子。

昆虫的数量占动物界已知种类的2/3，按分布几乎遍布地球的每个角落。

昆虫种类早于人类出现，研究表明它们在3亿5400万年的古生代泥盆纪就很繁盛，这也要早于出现在两亿年的鸟类，可谓是元老级别的动物家族。

夏日森林中树干上休息的蝉（图源@摄图网） ▼

2021年，英国剑桥大学的科学家们，发现了一个有可能是地球上最大的节肢动物化石，这是一个来自于石炭纪，也就是“巨虫时代”的古马陆化石，它看起来和现代的蜈蚣很像，

不过，这个史前巨虫却足足有2.59米长，体重也是达到了惊人的100斤以上。

“巨虫时代”的古马陆化石（资料图片） ▼

这个巨虫化石是一个古老昆虫的化石原始形态，近似蜈蚣的样子。它虽非现代昆虫的直接祖先，但能反映早期昆虫的形态，那种身体分节、附肢较多、生活在水中或是潮湿环境中的原始节肢动物。

2022年，美国德克萨斯大学的研究人员称，距今4.25亿年前的一具千足虫化石在苏格兰克瑞拉岛被发现，是迄今为止发现的最古老的“昆虫”。

从化石中发现该千足虫比任何已知的昆虫、蛛形纲动物以及其他的爬行动物化石都要古老，有很大可能是目前世界上最为古老的存在。

在苏格兰克瑞拉岛发现的距今4.25亿年前的一具千足虫化石（资料图片） ▼

当然，昆虫在地球上的起源可能还会更早，这需要新的化石发现来证明。

后来，在漫长的演化过程中，通过体节融合、附肢特化、适应陆地呼吸等关键变化，这些古老的昆虫最终分化为地球上最成功的动物类群。

若想真正了解大自然，可以先认识一些“萌宝”昆虫们的特异之处，下面的几种昆虫虽然个头不一定大，但却是自然界中最强大的科技力量之一。

萤火虫：夜空中的“光源导师”

森林洞穴前水面萤火虫（图源@摄图网） ▼

在夏天，你一定见到过这样的情景：绿莹莹的火光不仅闪动在草丛里，还在空中若隐若现。原来是萤火虫闪动着长在腹部末端发光的“小灯笼”，它们可是自然界最著名的“灯光设计师”。

萤火虫腹部末端发光的“小灯笼”（图源@摄图网） ▼

中国古代成语“囊萤映雪”，讲述了一位书生想在夜晚读书，由于买不起灯油，便抓了很多萤火虫装在纱袋里照明。

其实，萤火虫的光亮度太低，实际光亮根本无法供人照明读书。萤火虫腹部特化的发光器官产生冷光，发光效率接近100%，几乎不产生任何热量浪费。

萤火虫的发光器官由一群特殊的大型细胞构成，里面密布着许多神经和细小的空气管道，发光细胞就靠它们获得充足的空气供应。发光细胞的下面是一群反射细胞，它们组成了独特的“反射装置”。

这种生物发光现象称为“萤光素—萤光素酶反应”，是人类至今无法完全复制的生化奇迹。

明孝陵夏天夜晚的萤火虫与古建筑（图源@摄图网） ▼

萤火虫在潮湿的地方最为常见，它的幼虫也以小蜗牛为食。

到目前为止，全世界仅发现了8种水栖萤火虫，中国萤火虫分类研究框架，确立了三个新属：峨眉萤属、水萤属、棘手萤属；发现并定名了4种我国独有的萤火虫种类：雷氏萤、武汉萤、穹宇萤和付氏萤。

幽静森林萤火虫在飞（图源@摄图网） ▼

在野外的夜晚，尽管每一只萤火虫都有自己喜欢闪光的特定频率，但还是会同步闪光。

萤火虫是浪漫的象征。

可惜，科学家们研究了数百年，直到现在也没能完全解开他们为何同步发光。只是了解到，不同种类的萤火虫有独特的闪光模式，就像摩尔斯电码一样用于求偶交流。

一般情况下，雄性萤火虫开始每隔8秒，就会以6～8次的相同频率闪动着亮光，向雌性萤火虫示爱。而雌性以微弱的双闪回应着。

森林溪流旁萤火虫闪烁（图源@摄图网） ▼

萤火虫对水质和空气污染极其敏感，是生态健康的“晴雨表”。

在泰国，萤火虫种群仅存于原始红树林中，成为生态旅游的核心吸引力；德国已将萤火虫列为河流修复工程的验收指标，若其回归则视为治理成功；中国的云南、浙江、四川等省水质清洁的生态环境中，不同种类的萤火虫因栖息地需求差异分布在特定区域。

原始红树林森林（图源@摄图网） ▼

纵观自然界，萤火虫、水母都是常见的发光生物。

可是，它们发光的机制完全不同：萤火虫通过荧光素酶催化氧化荧光素而发光，水母则可以通过合成具有自发荧光的蛋白质而直接发光。

2008年诺贝尔化学奖获奖者是下村修、查尔菲、钱永健等三名科学家，他们因从水晶水母中分离出绿色荧光蛋白（GFP），但其科学研究始于对萤火虫荧光素酶的探索。

人类血液检测中使用的“ATP生物荧光法”，也直接源自萤火虫发光的化学原理。

下次见到萤火虫，不妨静静地观察一下这些推动现代生物医学技术革命的小可爱们。毋庸置疑，保护萤火虫，本质是保护人类自己的生存环境呢。

竹节虫：森林里传奇的“拟态王者”

在东南亚的热带雨林里，一只饥饿的树蛙正四处寻找猎物。

突然，它盯住一根细长的“树枝”，然而这根“树枝”缓缓动了起来！原来这是一只竹节虫趴在树枝上，偶尔会把长足伸展开来，并且轻轻抖动。

它伪装得太好了，连树蛙都被骗过。因为同树枝一样都是绿色，整体看起来好像树枝被风轻轻吹动一样，极具隐蔽性。

竹节虫是无脊椎动物，属有翅亚纲，因身体极似树木的细枝而得名，并且与其栖息环境相似，不易被敌害发现。

有趣的是，竹节虫有的长得像树枝，有的长得像树叶，甚至能随风摇摆模仿风吹树枝的动态！

竹节虫（图源@摄图网） ▼

另外一个绝活，那就是会“装死”。平时趴在树枝上一动不动，如果遇到天敌，竹节虫并不是拔腿逃跑，而是收胸拢足身体僵直，一直保持这个姿势，让天敌认为它已经死掉，于是就放弃了它。

从侏罗纪时代繁衍至今，竹节虫靠“易容术”独步天下。除了模仿各种树枝和树叶，还能根据光线、湿度、温度的差异改变体色，甚至能模仿枯枝的裂纹或苔藓斑点。

竹节虫（图源@摄图网） ▼

更有“特点”的是，一只竹节虫被蜥蜴咬住了腿，情急之下，它会直接“断腿逃跑”！

更神奇的是，几周后它的腿竟慢慢长回来了。这种能力被称为“自切”，类似于壁虎断尾的姿态。

全世界的竹节虫都属于竹节虫目，分为5科300多属2800多种，我国已发现过4科300多种。

大多数昆虫的体型都不会超过人类手掌大小，相比之下竹节虫体长而大，为中型或大型昆虫。

竹节虫（图源@摄图网） ▼

以往媒体记载，2008年10月马来西亚的陈氏竹节虫全长55厘米，以其发现者命名，这条世界最长的昆虫，被保存在英国伦敦的自然历史博物馆。

关于陈氏竹节虫的信息很少，主要因为在野外要发现它们极其困难，在热带雨林里可以完美地隐藏起来。

2016年，我国四川省成都市华希昆虫博物馆在广西壮族自治区发现的“中国巨竹节虫”，或为全新物种，长62.4厘米。刷新了世界上已被人类发现的80多万种昆虫中的最长纪录，成为新的世界最长昆虫。

中国巨竹节虫（资料图片） ▼

匪夷所思的现象还有，在恶劣条件下，竹节虫可以用“孤雌生殖”的特异功能，单性繁殖后代，生生不息。

新西兰的某种竹节虫种群可在有性无性繁殖间自如切换。

研究者表示，这种奇特的昆虫可以帮助科学家了解有性繁殖和无性繁殖的相对优势。这并不等同它们为雌雄同体，实际上竹节虫仍有公母之分。

我们逐渐明白，大自然中昆虫最神奇的伪装魔法：不是消失，而是与森林温柔地融合在一起。

自然背面树枝上的竹节虫（图源@摄图网） ▼

蜻蜓：大自然No.1捕猎高手

“小荷才露尖尖角，早有蜻蜓立上头”。清晨，一滴露珠从荷叶上滑落，惊醒了睡在芦苇丛中的小蜻蜓，它抖了抖透明的翅膀，阳光透过薄翼，折射出彩虹般的光泽。

夏日荷花池蜻蜓荷花（图源@摄图网） ▼

别小看这种长着翅膀的昆虫，它被称为昆虫界的“顶级猎手”：捕捉目标猎物的成功率超过95%。

科学家在《当代生物学》上发表的文章称，蜻蜓的脑细胞具有不同寻常的功能，使蜻蜓成为更高效的捕食者。

具体来讲，蜻蜓只专注于一个目标，并且可以过滤掉无用的视觉信息，这个过程被称为“选择性注意”。它们每“锁定”一个目标时，只专注于选定的那个猎物，脑细胞就会过滤掉其他潜在的猎物。

你还有印象吗？蜻蜓翅膀末端有很多的小方格。

不要小看这个小小的方格，它被称为“翅脉”，在高速飞行时，有了这个小方格就相当于给翅膀提供了所需的强度和刚度，有效地消除了翅膀末端流体涡流经过而竖立起来的变形，嵌入翅脉中的翅膜则能够有效地分散外界作用力。

荷花池蜻蜓（图源@摄图网） ▼

通过扫描电子显微镜，科学家观察了蜻蜓（黄蜻和红蜻）翅脉表面，发现了令人惊奇的微纳米结构和形貌。这些奇异的微纳米结构和形貌，是让蜻蜓拥有超强的飞行能力的因素之一。

此外，这些由纳米级几何形状的复杂结构组成的翅膀，可以高效地杀死细菌。昆士兰理工大学的研究团队，制作出精细度超高的复杂图像，揭示了蜻蜓翅膀表面上有超过100亿个微小的“梳状剔除”结构。 这种独特的微结构，使得蜻蜓可以通过振翅的方式，将细菌悉数抖落掉。

红蜻（图源@摄图网） ▼

地球上现存的蜻蜓种类多达5000多种，分布于我国的种类就已经多达250种。蜻蜓是地球上最古老最原始的昆虫之一，其发现的历史也早于恐龙。

史前巨脉蜻蜓化石（资料图片） ▼

时间倒回到远古时期3.2亿年前的石炭纪，蜻蜓体型过于庞大，它有一个霸气的名称，也就是巨脉蜻蜓，要比现代蜻蜓大约10多倍。

史前巨脉蜻蜓复原图（图源@Catciència o quasi） ▼

现代的蜻蜓体型都是偏小的，但仍旧成为大自然设计的“完美飞行器”。

蜻蜓的脑袋可以灵活地来回扭动，这个动作让视野更加辽阔。蜻蜓所拥有的复眼是整个昆虫界最多的，一只蜻蜓具备的复眼少则20000多则28000只，每一只复眼都直接与感光细胞和神经中枢连接，每只眼睛所看到的画面单独成像直接传送到大脑，且306度无死角的全方位扫描，迅速分析出物体的形状和大小，计算出物体的移动速度。

红蜻的眼睛（图源@摄图网） ▼

有句民间俗语“蜻蜓低飞，不风即雨”，有一定的科学根据。

在快下雨或阴天时，气候湿润，空气湿度大。蜻蜓的翅膀由角质化蛋白质组成，飞行时易沾上水汽变湿，增加重量，使其难以在高空飞行，因此降低高度。

夏日荷池中的生灵与荷花荷叶小景（图源@摄图网） ▼

地球，这颗目前已知拥有生命的星球，孕育了无数生命奇迹。从庞大的恐龙到微小的细菌，每一个角落都充满了生机。在肉眼可见的微观世界中，昆虫无疑是最为引人注目的存在。

昆虫是地球上种类最多、数量最庞大的生物类群，它们无处不在，仿佛总是悄无声息地出现在我们意料之外的地方。

螳螂（图源@摄图网） ▼

它们通常体型微小，却在生态系统中扮演着至关重要的角色：传粉、分解有机物、维持食物链平衡等等。

尽管如此，昆虫常常为人所忽视，昆虫的多样性仍有许多未知领域等待探索。

蓝色蝴蝶停在岩石上（图源@摄图网） ▼

此外，当我们俯身观察这些微型小小生物时，会发现它们身上蕴含着无数启发人类的科技灵感。

譬如，萤火虫的发光原理被应用于生物医学检测、甲虫外壳的纳米结构启发了新型防水材料的研发……

更深远的是，来自无脊椎动物昆虫纲下的微小生物，对我们现代世界的每一个角落的影响，也正如蝴蝶效应一般会引起风暴。

蜜蜂特写镜头展示其复眼和触角（图源@摄图网） ▼

昆虫塑造了我们聆听、感觉、品味和观察世界的方式。当我们为发现系外行星而欢呼时，不妨也低头看看脚下这个被忽视的“昆虫星球”——同样充满惊奇，而且离我们如此之近。

下次在公园散步时

请放慢脚步

留意那片树叶上闪烁金属光泽的吉丁虫

或是树干上缓慢移动的竹节虫

这些昆虫战士正上演着

精彩的生存史诗

而我们何其有幸

能够成为这场演出的观众

参考资料：

《蝴蝶效应：虫胶、蚕丝、胭脂虫红如何影响人类文明，塑造现代世界》作者：[美]爱德华·梅利洛（Edward Melillo） 译者：王瑜玲 中信出版集团出版

公众号：化学深耕堂

诺贝尔奖官网（2008年化学奖公告https://www.nobelprize.org）

世界自然保护联盟（IUCN）报告

《“追光”20多年，他发现并定名了4种我国独有的萤火虫种类》长江日报

《南京老山森林里的“伪装者”》扬子晚报

《中国发现世界最长昆虫全长62.4厘米 堪比成年人胳膊》华西都市报

《揭秘体态怪异竹节虫：丛林隐士的魔法术》中国科学探险

《分子生态学》竹节虫孤雌生殖研究

《蜻蜓捕食的“独门妙计”》搜狐科学媒介中心订阅号

Sciengine科技期刊

《蜻蜓虽小，其翅亦“刚”》澎湃新闻

《为什么蜻蜓的翅膀不生细菌？》搜狐科学解码订阅号

《为何总是有人说蜻蜓不是地球上的生物》网易号心中的麦田

《趣味昆虫学》中国青年出版社

《联合国粮农组织：蜜蜂数量下降威胁全球粮食安全》央视网

《昆虫记》法布尔，19世纪经典昆虫学著作

《解读科幻电影蚁人：以小搏大的蚂蚁军团》，科通社

本文创作团队| 探客社

撰文| 亚凤 编辑| 奎鹏

地图编辑| 李北平设计| 贾恩艳

校审| 西西

封面及首图底图来源@摄图网

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