在生趣盎然的昆虫世界里,昆虫脚的形态和功能可说是五花八门、多种多样。
昆虫的脚共有3对,它们分别长在前胸、中胸和后胸的3个胸节上,叫做前脚、中脚和后脚。每个脚又分成好几节,一般由基节、转节、腿节、胫节和跗节组成。
由于生活习性和生活环境不同,昆虫脚的形状和作用,也是各种各样的。
有种栖居在石块、树皮下的步甲,它们虽然生有翅膀,但平时却不大动用,大多丧失了飞翔能力,而主要靠脚步行,6条腿又细又长,很善于奔跑。人们把这种步甲叫作“步行虫”,它们的脚就叫“步行脚”。令人讨厌的蟑螂,它们的脚也是步行脚,虽然它们生有4片薄薄的大翅膀,可并不常使用。
有时偶尔看见它伏在角落里不动,当你刚想捕捉的瞬间,它就发挥快跑特技,逃之天天了。
人们熟悉的蝗虫能蹦善跳,一跳就可以超过身体长度的十几倍。这是因为它们的3对脚都很强健,特别是后脚的腿节肌肉特别发达。
这种脚叫“跳跃脚”。具有这种跳跃脚的昆虫还有很多,如跳蚤、蟋蟀、蚱蜢等。其中跳蚤可以称得上是昆虫世界的“跳高健将”了,别看它6只脚小得像绣花针的针尖,体长也不过3毫米左右,但它每一跳就是自己身长的上百倍,而且每4秒钟就能跳一次,可接连不断地跳3天。
在昆虫世界里,还有一种俗称“土狗子”的蝼蛄,在泥土中挖筑隧道,过着穴居生活,因而前脚变得扁平而又粗壮,腿节十分结实,胫节也特别膨大,外缘还生着几个锐利的大“牙齿”,活像一对开山斧。昆虫学家把这样的脚称为“挖脚”。
蝼蛄凭着它的脚能掘一米多深的洞,如果在土壤疏松的农田里挖掘水平坑道,一分钟就能挖10cm,一旦遇到农作物的根、茎挡住了进路,它便毫不费力地用前脚切碎,当作自己的食物。所以,蝼蛄是农业生产的大敌。它以粗壮的脚挖土掘洞,严重影响了庄稼幼苗的生长,常使缺苗率高达10%。
寄生在人或哺乳动物体表的昆虫,如人虱、牛虱等,它们胫节的一部分与跗节和爪合抱,形成了一个小弯钩,这样的脚叫“攀缘脚”。虱子有了这种脚,就能牢牢地握持人或动物的毛发。
那么,生活在水中的昆虫,它们的脚又变成了怎样的形状呢?那就让我们看看栖息在淡水中的龙虱吧。龙虱身体呈流线型,中脚和后脚变得侧扁,后缘还生着一排整齐的长毛,能起到船桨的作用。
龙虱以脚作桨,划水游泳,甚为活跃,可算作“游泳脚”,它不仅能改变游泳的方向,而且游速很快,甚至能追上小鱼。
大家熟知的螳螂,长着一对又粗又大的前脚,腿节特别宽阔,腹面中央有一条凹槽,槽的边缘生有许多锯齿,胫节腹面也有两列尖锐的锯齿,当弯折时,恰好嵌入腿节的凹槽中。当螳螂捕捉到比它灵巧的知了、蚱蜢、蝗虫时,能把猎物紧紧地夹持于“锯”下,使它们动弹不得。
螳螂这种能巧妙捕食的脚,叫“捕捉脚”。
如果能窥视一下螳螂用它的捕捉脚猎食的情景,则别有一番情趣。法国著名的昆虫学家法布尔在他撰写的《昆虫记》中,为我们描绘了螳螂捕食蝗虫的生动场面:螳螂看到一只灰色大蝗虫,忽然摆出可怕的姿势,张开翅膀,斜斜地伸向两侧,后翅直立,形如船帆,身体的上端弯曲,像一条曲柄,并且发出像毒蛇喷气的声音,全身重量都放在后面4只脚上,身体的前部完全竖起来,一动不动地站着,眼睛盯住了蝗虫,蝗虫稍稍移动,螳螂即转动它的头。
这种举动的目的很明显,是要将恐惧的心理纳入牺牲者的心窝深处,在未攻击以前,就使它因恐惧而瘫痪。果然,蝗虫丝毫不动地窥视着它,虽然它原是昆虫世界中跳高跳远的冠军,到那时竞想不起逃走,只是傻愣愣地伏着,甚至莫名其妙地向前移动。当螳螂到可以够得着的时候,就用两爪猛击,两条锯于重重地压下来。
这时蝗虫再抵抗也无用了,终于成了它的猎物。
螳螂的捕捉脚确实厉害得很,有人在南美洲看到几种大螳螂,居然敢向比它们大好多倍的青蛙、蜥蝎和小鸟发动进攻。螳螂具有了这对捕捉脚,性格就更为勇悍了。
在千姿百态的昆虫脚中,蜜蜂脚的构造是十分精巧的,它的脚有许多便于采集花粉的特殊结构。
蜜蜂的后脚跗节格外膨大,在外侧有一条凹槽,周围长着又长又密的绒毛,组成了一个“花粉篮”。当蜜蜂在花丛中穿梭往来采集花粉时,那毛茸茸的脚就沾满了花粉。然后,由后脚跗节上的“花粉梳”将花粉梳下,收集在“花粉篮”中。据估计,一只蜜蜂每出征一次,带回来的花粉多达500万粒。
所以,蜜蜂的这种能携带花粉的脚,就叫“携粉脚”。
昆虫的脚还有许多出人意料的作用。大家知道,一般动物都是用嘴来判断食物的滋味,然而,有些昆虫的味觉器官却长在脚上。捉一只蝴蝶,把它的双翅叠起来,小心地用夹子夹住,让它饿上两三天,然后,用沾有糖水的棉花球碰碰它的跗节,你可以看到蝴蝶马上会伸出它的长喙,准备吸吮食物了。
要是换用干棉花球接触它的跗节,就看不到有这种反应。即使你用针拨开它卷曲着的长喙,浸入糖水中,蝴蝶也会立刻缩回长喙,尽管再饿,对糖水还是无动于衷。可见,蝴蝶的味觉器官在它们的脚上。
除了蝴蝶是用脚来感觉食物滋味外,苍蝇的跗节上也有味觉器官,也是靠脚来辨别滋味,寻觅爱吃的食物。
蟋蟀、螽斯、蟑螂等昆虫的脚还有听觉作用。它们的前脚上有一个与外界相通的裂缝,里面生有一个能感受振动频率和强度的听觉器。
别看昆虫的“耳朵”长在脚上,可灵敏度却很高,能感知周围极其微弱的振动。蚱蜢脚的本领更大,它的后脚还是一个发声器,能用脚来摩擦紧绷着的翅膀,发出阵阵清脆的鸣声。
在南美洲生活有一种不大惹人注意的小昆虫,体色深褐,个儿小巧,它们的前脚跗节长得很肥胖。
原来,里面暗藏着115个圆形的比重腺。这种昆虫能像蜘蛛一样造丝,不过它们是靠前脚来回摆动,使丝腺中的分泌物排出来形成丝线的。它们织成网状坑道,就安安稳稳地在里面生活和繁殖。这种能用脚织丝的昆虫,叫足丝蚁。
一般来说,善于飞翔的昆虫体型大多呈流线型,为了减少飞行阻力,加快飞行速度,往往在飞行时把3对脚紧贴在身体上。奇怪的是,有些昆虫在飞行时却偏爱绷直着脚,有的甚至把脚向前伸去。
例如尖胸天牛,它们在飞行中就爱把前两对脚伸向前方。昆虫学家们发现,在这些昆虫脚跗节末端分布有触觉器官,可以探测迎面而来的气流情况。
在危急情况下,有些昆虫会牺牲自己的脚以求活命。
当你捉到一只蚱蜢,捏住它的一只脚时,它会在拼命挣扎的时候采取“残体自卫”技术,自己断掉腿而溜之大吉。
昆虫的脚还具有惊人的抓力和拉力。近年来,科学家们对这一现象也发生了浓厚的兴趣。有人曾做过这样的实验:把一只体重不到0.7克的螳螂,用一根线系住它的胸部,将它悬挂起来,然后,让它抓一块表面较粗糙的物体。
结果发现,螳螂的脚居然能抓起比它本身重53倍的物体。说起昆虫脚的拉力,就更令人吃惊了。金电子能用脚牵引比它重20倍的物体,蝼蛄能用脚拉动比它本身重530倍的物体,一只小小的蚂蚁也竞能用脚拖着超过自己体重30倍的物体前进。
昆虫的脚越来越引起了科学家们的重视。科学家想通过对五花八门的昆虫脚的研究,为仿生学增添新的一章。昆虫的“鼻子’’揭谜
你见过昆虫的“鼻子”吗?
当你捉到一只昆虫,仔细地观察一下它的头部时,会发现在两颗宝石般的眼睛上方,有两根“须”,这就是昆虫的“鼻子”,昆虫学家称它为触角。
假如你不信,不妨做个简单的实验:取一个纱罩,中间用一张开有小孔的硬纸或木板隔开,在一边放上一堆堆糖粒,另一边放上一堆木屑。然后捉些活蟑螂,将其中几只的触角剪去,一起放在有木屑的一边。
过一会儿,你可以看到那些有触角的蟑螂,会穿过小孔,爬上糖堆偷吃起来,而被剪去了触角的蟑螂,像是患了“感冒”似的,无法嗅出哪几有香味,仍然在木屑堆上爬来爬去。这个简单的实验清楚地表明,昆虫的触角确有鼻子的嗅觉作用。
昆虫的种类繁多,触角的形状也各不相同。蝗虫、螳螂、蟋蟀头上的一对触角,前后粗细变化不大,看上去像两根鞭子,故叫“鞭状触角”;苍蝇的触角,有点像多芒的麦穗,叫“具芒触角”;金龟子的触角,则是一片片连接而成的,很像鱼鳃,就称“鳃状触角”;蚊子的触角有许多分枝,宛如两把刷子,称作“坏毛状触角”;白蚁的触角像佛僧们手中的念珠,所以就叫“念珠状触角”。
此外,还有蚤的锤状触角、蛾子的羽状触角、蜜蜂的膝状触角……。即使同一种昆虫,雌雄之间的触角形状也不尽相同,例如有种地老虎,雌性的触角为丝状,而雄性的则为羽状。
昆虫的触角除了形状上有明显的差异外,长短也很悬殊。蜻蜓、蝉的触角很短,只有在放大镜下才能观察清楚,而蟋蟀、天牛、蝴蝶等的触角就很长。
在浙江西天目山的考察中,我们捉到了许多螽斯科昆虫纺织娘,测量了其中10只的触角,平均长居然超过了40毫米。
尽管昆虫的触角千姿百态,但它们的结构却基本相同,都长在复眼前方的两个叫触角窝的小凹坑里。
触角由许多小节组成,大体可分三部分:基部第一节比较粗短,叫柄节,它以膜质连接于触角窝边缘,起了支撑上面各节的作用;第二节叫梗节;第三节以后的各节,统称为鞭节。各种昆虫触角形状和长短的变化主要表现在鞭节上。
科学家们发现,昆虫的触角上长着许多不同形状的嗅觉窝,每个窝都由一个小腔与外界相通,窝内分布有感觉神经纤维,直接与脑神经中枢相连。所以,昆虫的两根触角总是在不停地东摇西摆,探测周围极其微弱的气味信息。
当然,嗅觉窝并不是分布在昆虫的整个触角上,而是有特定的部位。
在电子显微镜下我们可以看到,蚜虫的嗅觉窝多半生在柄节上,蜜蜂的嗅觉窝主要分布于触角鞭节前端。
昆虫嗅觉窝的数量也不一致,蜜蜂工蜂的触角上有大约6000个嗅觉窝,而雄蜂竟有3万个以上。
一般来说,雄虫的触角比雌虫要发达,嗅觉窝自然也较多,比如雄金龟子的触角上有5万多个嗅觉窝,而雌的还不到8000个。
昆虫的触角,尽管在外形、长度、嗅觉窝数量上千差万别,但是,它们的嗅觉灵敏度都相当惊人,能敏锐地感觉到各种化学物质的气味,寻觅食物和识别伙伴。
比如,苍蝇只要闻到粪臭、鱼腥味,就会从四面八方云集而来;蚊子闻到人身上的汗酸味,便会嗡嗡飞来咬人;蜜蜂和蝴蝶能闻出各种花果的香味,找到它们爱吃的花蜜。
蚂蚁还可以用触角来辨认自己的同伴,假如把几个蚂蚁放入另一窝蚂蚁的蚁巢内,由于彼此气味相异,这些外来的蚂蚁很快会遭到猛烈的攻击,而被活活咬死。
昆虫也能依靠触角寻找配偶。一般昆虫的雌虫活动性不强,有的甚至翅膀完全退化,不能飞翔,但在性成熟时,雌虫能分泌一种叫性诱素的化学物质,这种物质有特殊的气味,随空气的流动而扩散到周围环境中。雄虫凭触角司以闻出这种气味,不远千里,飞来向雌虫“求爱”。
一只雌蚕蛾虽然仅分泌出0.005—1.0微克的性诱素,但却能诱引100万只雄蛾前来“约会”。可是,一旦用剪刀剪去雄虫的触角,若在触角上涂上蜡质,这时即使雌虫近在眼前,雄虫也无动于衷,因为它们丧失了嗅觉功能。
昆虫还能依赖触角来选择产卵场所。菜粉蝶闻到萝卜、青菜等植物挥发出来的芥子油气味,就飞到这些蔬菜上产卵;米蛾闻到大米的气味,就会钻进米囤产卵。
昆虫的触角除了有“鼻子”的嗅觉作用外,有的还能起到“耳朵”的听觉作用呢!如蚜虫的“耳朵”就长在触角根部的柄节上;雄蚊的“耳朵”长在触角的第二节上,蓬蓬松松的感觉毛可以接受雌虫飞行时发出的嗡嗡声。
有的昆虫,如夜蛾、虎蛾,它们羽装的触角还像是无源雷达探测器,能探测其它蛾子飞行时胸部发出的红外线。蛾子凭其“雷达”导航,可以方便地找到食物和配偶。
有些昆虫的触角还有其他特殊的本领,如水蚤在游泳时,靠触角维持身体的平衡;地胆、水黾的雄虫,能用触角执握雌虫,进行**;还有一种水生的牙虫,可以用露出水面的触角进行呼吸。
因为昆虫有了这种“鼻子”,所以就具有趋化性和趋避性。
蜜蜂寻香,苍蝇逐臭,就是昆虫的趋化性。趋避性就是昆虫闻到某种气味而远远躲开的行为。人们根据昆虫的这种特性,已经制造出许多有气味的杀虫剂,其中,有些是利用昆虫的趋化性,如人工合成的性诱剂,诱集害虫,聚而歼之;有些是利用昆虫的趋避性,如驱蚊香、樟脑丸等各种驱虫剂。
昆虫奇妙的“鼻子”,也引起仿生学的浓厚兴趣,借鉴昆虫嗅觉器官,成功地研制了嗅敏仪和气体检测仪,它们比一般的自动分析仪器更加灵敏、快速和小型化。
这些被形象地称为“电子鼻”的仪器,在生产实践和科学实验中已获得了广泛的应用。
近年来,科学家们对昆虫的触角进行了更广泛和更深入的研究,这不仅可以大大地丰富仿生学的内容,而且为害虫防治工作开辟了更新、更广阔的途径。