背小球的铗蠓

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（来源：juebukeyi）

铗蠓属（Forcipomyia）常被叫做小黑蚊、小咬，遍布全球各地。

它们翅膀布满细毛，触角分节清晰，生活习性五花八门，有的会吸血让人发痒，有的是可可树等植物的重要传粉帮手，还有的幼虫藏在腐木、苔藓里，靠吃霉菌和真菌为生。

这个大家族被分成 8 个亚属，拟铗蠓亚属（Metaforcipomyia因未搜到中文译名暂翻译为拟铗蠓亚属）是其中最特别的一个。拟铗蠓的幼虫它们生活在腐烂木头下，身体刚毛会分泌白色蜡质，形成小液滴、蜡管和蜡球，看起来像沾了真菌孢子，有研究者认为这是为了完美融入环境骗过天敌，也有研究者认为这些蜡质结构一碰就掉，能帮幼虫趁机逃跑。

铗蠓家族看似不起眼，却在生态里扮演着传粉、分解、食物链等多重角色。拟铗蠓凭借独特的蜡质伪装和形态，成为科学家研究昆虫适应与演化的绝佳材料，这个神秘的小类群，还有不少未知物种等着被发现。

题目：

很多昆虫依靠气门和气管系统进行气体交换完成呼吸。铗蠓属（Forcipomyia）幼虫为无气门型（apneustic），没有气门和完整气管系统，无法用常规方式呼吸，只能通过体壁表皮进行气体交换，而表皮呼吸必须保持体表湿润。研究者对铗蠓幼虫背部的分泌刚毛开展形态与功能研究，目的是探究分泌刚毛如何帮助无气门的幼虫完成呼吸作用。

图 1 铗蠓幼虫及分泌刚毛和分泌物形态

图注：A：黑铗蠓幼虫整体侧面观，背部可见成对分泌刚毛；B：分泌刚毛上吸附空气中水分形成的液滴；C：分泌物具有黏稠性（箭头所示）；D：干燥后的分泌物呈网状，仍可从空气中捕获水分。

(1) 大多数昆虫依靠________和气管系统完成气体交换，铗蠓幼虫无气门，只能通过________（填结构）进行呼吸。

(2)分泌刚毛产生的分泌物可以从空气中吸收水分，由图 1B、D 可知分泌物辅助在幼虫体表保持湿润状态，这一特点________（填 “有利于” 或 “不利于”）表皮呼吸的进行。

(3) 图 1C 显示分泌物具有黏稠性，黏稠的分泌物覆盖在幼虫体表，能够________（填 “减少” 或 “增加”）体表水分散失，维持呼吸所需的湿润环境。

图 7 分泌刚毛维持幼虫体表湿润的机制

A：分泌刚毛吸湿保湿机制模式图：1 分泌物从刚毛顶端排出；2 分泌物吸收空气中水分；3–4 水分沿体表扩散形成湿润薄膜；

B：冷冻扫描电镜下分泌刚毛附着分泌物的形态。

(4) 结合图 7A 的机制，分泌刚毛排出的分泌物可从空气中捕获________，水分最终在幼虫体表形成湿润薄膜，保障表皮气体交换。

(5) 若将铗蠓幼虫置于极度干燥环境中，分泌刚毛的吸湿作用会显著下降，幼虫会因体表无法保持湿润而出现________（填生理过程）障碍，最终死亡。

(6) 铗蠓属（Forcipomyia）拟铗蠓亚属（Metaforcipomyia）幼虫体表覆盖蜡丝，为探究蜡丝的生态功能，研究者以天敌捕食压力为逆境条件，开展实验以验证蜡丝的防御作用。

拟铗蠓幼虫的蜡丝由表皮细胞分泌，主要成分为脂质类物质。从生态作用角度，蜡丝可帮助幼虫抵御天敌捕食，属于昆虫的__________（填物理” 或 “化学”）防御；从物质跨膜运输角度，大颗粒的脂质类分泌物排出细胞的方式为__________。

(7) 为验证蜡丝可降低被捕食风险，研究者设置两组实验：

项目

甲组

乙组

实验处理

人工轻柔去除蜡丝的拟铗蠓幼虫

__________的拟铗蠓幼虫

共同培养对象

同种且生理状态一致的等量捕食性天敌

将两组幼虫分别与相同数量的同种天敌共同培养，相同时间后统计幼虫存活率。

若与乙组相比，甲组幼虫__________，可说明蜡丝可显著降低拟铗蠓幼虫的被捕食概率。

(8) 为排除 “人工操作干扰” 对实验结果的影响，研究者增设丙组：对幼虫进行与乙组相同的轻柔触碰操作，但保留蜡丝不脱落。若丙组与甲组的存活率无显著差异，且乙组存活率显著低于甲、丙两组，则可证明：实验中乙组存活率下降仅由__________引起，与机械操作无关。

(9) 若进一步探究蜡丝是否为物理防御（无化学毒性），研究者将等量的蜡丝提取物、清水分别处理同种天敌，观察检测天敌的存活率和各项生理指标。若两组天敌的__________，结合 (2)(3) 实验可判断：拟铗蠓蜡丝不具备化学毒性，其防御依赖物理阻隔作用。

(10) 综合上述实验，拟铗蠓幼虫通过分泌蜡丝形成物理屏障，抵御天敌捕食以提高存活率。请完善蜡丝的防御机制模型：蜡丝（物理屏障）→__________天敌捕食→ 被捕食概率降低 → 幼虫存活率__________。

参考答案

(1) 气门；体壁（表皮）

(2)有利于

(3) 减少

(4) 水分；湿润薄膜

(5) 气体交换（呼吸）

(6) 物理；胞吐

(7) 完整保留蜡丝，存活率显著更高（被捕食率显著更低）

(8) 蜡丝缺失

(9) 各项指标均无显著差异

(10) 阻挡；提高

参考文献

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https://www.chaosofdelight.org/blog/the-hidden-world-of-soil-animals/4/12/2024

参考图片

https://www.inaturalist.org/observations/19727459

https://www.inaturalist.org/observations/137917850

https://www.inaturalist.org/observations/257135397