足还有其他许许多多的妙用。一些蜂类前足胫节末端和第一跗节基部共同形成净角器,专门用来清洁触角,去掉粘着在触角上的东西;苍蝇足末端形成了爪垫,垫内充血,下面的凹陷就像个真空杯,垫上还有能分泌黏液的毛,所以苍蝇能在光滑的玻璃板上行走,不会打滑,甚至倒悬在天花板上也能自由移动。有些昆虫的“耳朵”(听器)就长在前足上,如大家喜爱的蟋蟀就是用前足上的鼓膜听器来接受异性的呼唤的。峡蝶、苍蝇等足的附节还有感受味觉的功能。生活在阴暗的树皮下,岩石上的潮湿苔藓下的足丝蚁目昆虫,是用足来造丝,编织成坑道状的巢,在里面生活和繁殖,因而它们的足就有着特殊的构造。足丝蚁前足的第一跗节特别膨大,里面贮藏着110多个纱锭一样的丝腺体,好像是一台纺织机,每个丝腺体都是圆形的,丝腺体的壁内有一层细胞核,但没有明显的细胞分界,所以丝腺是合胞体腺,每个腺腔被原生质直接变成的分泌物填满,分泌物沿着扁平的细胞腺管向外流出,腺管开口于细长表皮突起的顶端。当液体状的分泌物从腺管排出后,与空气接触即成为编织坑道用的丝。这种造丝的腺体在脱皮时会周期性地更新。足丝蚁的一生中尽管要经过几次脱皮,但足上造丝的功能不会减退。
昆虫中除成虫外,不少种类的幼虫靠足爬行的能力也很强。粘虫大发生时,其幼虫为了寻求食物常成群结队向着一个方向爬行,所到之处,禾苗为之一空,一夜之间往往可转移上百米的距离。小地老虎严重发生时,也可见到同样现象。
昆虫的足不但有爬、跳、捕、挖的本领,有些种昆虫足的拖拉力和抓力也很惊人。一只仅有6克重的小甲虫,可是它用足拖的物体重量(在一辆轻便的四轮小车上)却有1.093公斤,比这只小甲虫的体重要大181倍。一匹体重700公斤的健壮马,在良好的路面上也只能拖得动3.5吨的货物,只是相当于体重的5倍。人的牵引力大致也只有体重的5倍。而一只蚂蚁却能轻而易举地把超过体积和重量1400倍的食物或筑巢材料拖入自己的巢中。一只成熟期的大蠼螋体重仅有0.5克,如果将一辆170克的玩具小空车,用线拴在它的身体上,也能用三对足很轻松地拖着走,当把车上的物品增加到265克时,它仍能勉强地拖动,如果拿这只蠼螋的重量(0.5克)去除它所拖动的小车和里面所装东西的总重量,把得数四舍五入后,便可得到一个破天荒的数字——530倍。
昆虫的足都很细小,因此也很难想像它们能用足上脆弱的爪子抓起很重的物体来,有人为了证明昆虫足的抓力,曾做过这样的试验:用一根线在蜻蜓的胸部缠上一圈,把它悬挂起来,然后放一块粗糙些的重物让它抓住,结果发现蜻蜓能抓起相当于体重20倍的物体达10分钟之久。用同样的方法做试验,螳螂能抓起324克的重物,比它的体重大53倍。大蠼螋能抓起52克的重物,比它的体重大104倍。
知道了昆虫足对自然环境的适应,看到不同昆虫足的形状,就大致可以知道某些种昆虫生活在什么环境了。同时研究昆虫足的内部、外部构造,探讨其拉力和抓力的功能,可在仿生学上加以应用。
(3)昆虫如何行走
我们人类只有两条腿,靠两腿前后交替运动而行走。那么昆虫行走时是怎样安排其六条腿的呢?原来昆虫自有主张:它们行走是以三条腿为一组进行的,即一侧的前、后足与另一侧的中足为一组。这样就形成了一个三角形支架结构,当这三条腿放在地面并向后蹬时,另外三条腿即抬起向前准备轮换。让我们具体来看看一组中的三条腿是怎样相互配合的:前足用爪固定物体后拉动虫体向前,中足用来支持并举起所属一侧的身体,后足则推动虫体前进,同时使虫体转向。这种行走方式使昆虫可以随时随地停息下来,因为重心总是落在三角支架之内。并不是所有成虫都用六条腿来行走,有些昆虫由于前足发生了特化,有了其他功用或退化,行走就主要靠中、后足来完成了。大家最为熟悉的要算螳螂了,我们常可看到螳蜘一对钳子般的前足高举在胸前,而由后面四条足支撑地面行走。昆虫的最高行走速度约每小时3英里,这以它小巧身体来讲,可算走得够快的了。
多姿多彩的翅膀
昆虫是无脊椎动物中惟一有翅的动物。飞行使昆虫在觅食、求偶、避敌和扩大分布范围等方面都比陆地动物要技高一筹,并成为昆虫纲繁荣兴旺的基础。昆虫翅膀的来源与鸟类不同,鸟类的翅膀是由前肢转变来的,而昆虫的翅膀则是由向两侧扩展成的侧背叶发展而来的。昆虫的翅膀十分灵活,不用时还可以收折在身体背面。翅一般为三角形,为了研究方便,将每个边和角都给以一定的名称,并将翅面进行分区。
(1)翅脉与脉相
昆虫用来飞翔的翅为膜质,翅面上有纵横交错的翅脉,翅脉实际上是翅面在气管部位加厚形成的,它就像骨架一样对翅面起着支撑、加固的作用,还与飞行时翅的扭转运动有关。有的昆虫翅脉细密,如蜻蜓、蜉蝣、草蛉等。也有的翅脉稀少,如蝇类仅有几根脉。每一类昆虫都各有其独特的翅脉分布形式,叫脉相(或称脉序)。
(2)翅的类型
一般来讲,昆虫只有一对翅比较发达,主要用来担负飞行的任务。如鞘翅目、直翅目的昆虫是由后翅负责飞行的,它们的前翅发生了不同程度的骨化、加厚,可以对折起的后翅起保护作用。甲虫类的前翅骨化程度较高,看不到翅脉,形成了鞘翅;直翅目的蝗虫、螽斯、蟋蟀等昆虫前翅骨化程度较低,革质而半透明,翅脉仍明显存在,称为覆翅(复翅)。蝽类的前翅仅基半部骨化,端半部仍为膜质,称为半鞘翅。在其他一些昆虫中,前翅成为主要的飞行器官,后翅多变小或退化。双翅目昆虫(蝇、蚊等)和雄性蚧壳虫的后翅退化成很小的棍棒状构造,在飞行中起平衡作用,称为平衡棒。不少昆虫的翅仍然是膜质透明的,但翅面上有着不同的覆盖物。例如,蝶与蛾的翅面上覆盖有色彩斑斓的鳞片,故称鳞翅;石蛾的翅上生有很多毛,称为毛翅;蓟马的翅很狭小,而边缘上有很多长毛,称为缨翅。
(3)翅的连锁
如果后翅变小但在飞行中仍然起作用,则后翅通常以各种形式的连锁器与前翅挂在一起,行动起来成为一个整体,使飞行更为有效。这种连锁器构造很巧妙,形式多种多样,有的是弯折和小钩列形成的连锁(蜂,蚜虫),有的是靠一至数根硬鬃与前翅相连(蛾),还有的后翅基部前缘有1个叶状突出物与前翅相连锁(蝶),或者前、后翅都有卷褶相互连锁(蝉)。
(4)飞行速度
昆虫大部分都能较远距离地飞翔,如蝗虫和粘虫成虫都是飞翔力极强的昆虫。飞蝗可成群结队飞行千里。据我国昆虫学工作者们研究,每年春夏在广东一带越冬后羽化的粘虫,可以成群飞越数千里,漂洋过海到北方去觅食。蜜蜂每小时可持续飞行10~20的公里。牛虻每小时可飞行40余公里。蚊虫为了寻找水源产卵,也可以飞行数公里。蜻蜓、螽斯和某些种天蛾也能够持续飞行数百里乃至千里而不着陆。某些昆虫除飞行距离远外,飞翔速度也很了不起,蜻蜓每秒钟飞10~20米;金龟子每秒钟飞2.2~3米;天蛾每秒钟飞5米;菜粉蝶每秒钟飞1.8~2.3米;家缎每秒钟飞2米;牛虻每秒钟飞4~14米;蜜蜂每秒钟可飞2.5~6米。因为昆虫有这样强的飞翔能力,再加上高空气流和风的影响,便给昆虫远距离飞迁提供了良好的条件。
以上这些翅的形状和飞行的特点,都在一定程度上反映了各种昆虫的生活特点,同时也给人们提供了认识昆虫种类的依据。为了防止害虫扩大蔓延,我们必须把害虫消灭在长翅膀以前,例如飞蝗、盲蝽等都要消灭在三龄以前。
三、腹部构造
腹部是昆虫身体的最后一大段,前面与胸部相连接。它是昆虫消化食物和繁殖后代的中心。腹部一般为9-11节;少数种类减至3-6节。末尾几节常合并或退化,有时第1节与胸部最后1节合并为并胸腹节,其余各节构造十分相似,由背板和腹板组成,前8节通常各具1对气门。各节间有由折叠起来的膜连接着,所以昆虫的腹部才能够自由伸缩,如蝗虫产卵的时候能把腹部拉长,把卵产在较深的土里,主要是依靠节间膜的作用。最末1节着生1对尾须,起感觉作用。
昆虫的繁殖器官
雌成虫的第八节和第九节生有产卵的构造,称做产卵器。产卵器一般为管状,由位于第八节上的第一产卵瓣及位于第九腹节上第二、第三产卵瓣组合而成,第三产卵瓣是产卵器的背面(背产卵瓣),第一产卵瓣是腹面(腹产卵瓣),第二产卵瓣在中间(内产卵瓣)。昆虫的产卵器形态多种多样:蟋蟀的产卵器长矛状;螽斯的产卵器像一把大刀;叶蜂的产卵器很像一把带齿的锯;一些蜂类的产卵器是细长的螯针,有的短小,特化成能注射毒液的螯刺,平时藏在体内,捕获猎物时伸出螯刺寄主,或用来防御敌害,卵则从螯刺基部产出,如胡蜂,蜜蜂等;姬蜂的产卵器通常很长,甚至超过体长数倍,能够很方便地将卵产在寄主体表或体内。并不是所有的昆虫都有产卵器,如甲虫、蝶、蛾、蝇等,产卵由腹部末端来执行,它们的腹部末端数节逐渐变得细长而相互套叠,产卵时可以伸得很长,将卵产在缝隙、物体表面或凹陷的地方。这种构造称做伪产卵器。有翅亚纲中一些低等的种类,如蜉蝣,也没有特化的产卵器,卵是通过两条侧输卵管在腹板后的膜上形成的一对产卵孔产出的。产卵器的形状、构造及有无可以帮助我们了解昆虫产卵的方式和习性,比如具有锥状产卵器的蝗虫和矛状产卵器的蟋蟀是在土中产卵的,而没有特化的产卵器的昆虫就只能把卵产在物体表面或浅层缝隙中。蝉、叶蝉等具有针状的产卵器,它们和具有锯状产卵器的叶蜂、树蜂一样总是将卵产在植物组织中,而寄生性的蜂类常用外露的针状产卵器将卵产在寄主的体内或体表。
雄虫的外生殖器称做交配器,是用来交尾的构造。交配器主要包括阳具和抱握器两部分。阳具将精子送入雌虫体中,抱握器在交配时负责握持雌虫的身体,使之处于合适的体位。阳具一般为锥状或管构造,包括阴茎基和阴茎,阴茎端部为射精管的开口处。交配时,在肌肉活动和血液的压力下,阴茎伸出体外,直至深插至雌体的交配囊内将精子输入交配囊。抱握器多来源于第九腹节的附肢,形状变化很大。无论阳具还是抱握器在不同类群中均呈现出不同变化,如直翅目、蜚蠊目、螳螂目昆虫,它们的雄性外生殖器只有阳具及其衍生构造,没有抱握器,而同翅目昆虫除了具有发达的阳具外,还有辅助交配器,其中包括抱握器。不同种昆虫的外生殖器形态差异很大,以此来实现种间隔离,保证只有同种个体才能交配。因此,雄性外生殖器的构造在昆虫分类中很重要,特别是近缘种类的鉴定,离开雄性外生殖器几乎无法区别。
尾须(尾巴)及其功能
尾须通常是1对须状的突起,着生在第十一腹节转化成的肛上板和肛侧板之间的膜上,虽然有时好像生在第十节上,但它们是第十一腹节的附肢。
尾须只在低等的昆虫,如部分无翅亚纲和有翅亚纲中的蜉蝣目、蜻蜓目和直翅类等中较普遍,并且形状、构造等变化较大。蝗虫的尾须如刺状,不分节;缨尾目、蜉蝣目昆虫的尾须呈细丝状,分成许多节。还有很多中间类型的。尾须上常有许多感觉毛,是感觉器官。但在双尾目的铗尾虫和革翅目(蠼螋)中,尾须硬化,形如铗状,用以防御;蠼螋的细状尾须还可以帮助折叠后翅。
在缨尾目和部分蜉蝣目昆虫中,1对细长的尾须间,还有1条与尾须极相似的中尾丝。中尾丝不是附肢,是第十一腹节背板的延伸物,有一对尾须和一根中尾丝是这两类昆虫最易识别的特征。衣鱼,俗名蛀书虫(属缨尾目衣鱼科),体小柔软,身披银灰色鳞毛,常栖息于书籍、纸张和衣物中。一旦被人发现,动作极为敏捷,转眼便“溜之大吉”,无影无踪。它们这种逃避天然敌害的本领,与生长在腹部末端的尾须有着极为密切的关系。衣鱼的尾须是三条分节的比身体还要长的细毛须。这3条尾须不但有着触觉的功能,也是运动的附属器官。衣鱼善于爬行在垂直的墙壁上,除肚子下面有着起吸附作用的泡囊外,尾须总是紧贴着墙壁,上面那密集的短毛还起到助推和防止下滑的作用。衣鱼为防止蜘蛛、蝇虎等天敌的捕食,停息时总是不停地摆动着尾梢,诱使天敌将注意力集中到尾梢上来,当尾巴被抓住,分节的尾毛即断掉,身体便可乘机逃脱。这可算是“舍尾保身”术吧。