化繭成蝶:昆蟲變態的秘密

2020-12-23 美國國家地理中文網

在紐奧良奧杜邦蝴蝶園和昆蟲館裡,一隻聖歌女神裙綃蝶的蝶蛹正掛在那裡。圖源:JOEL SARTORE, NATIONAL GEOGRAPHIC IMAGE COLLECTION

撰文:LIZ LANGLEY蝴蝶也許是造物主最得意的作品:從一隻胖乎乎的小毛毛蟲,搖身一變,就成了撲扇著翅膀的藝術品。但擁有「完全變態」(holometabolism)這項神奇技能的,可不只是蝴蝶。  在已知的昆蟲裡,包括蜂、甲蟲、蒼蠅和飛蛾,多達75%的昆蟲一生中會經歷四個階段:卵、幼蟲、蛹和成蟲。完全變態最令人驚訝的地方在於,幼蟲和成蟲的外表和行為截然不同。  其他昆蟲,比如蚱蜢和蜻蜓,則屬於不完全變態,它們會經歷三個生命階段:卵、幼蟲或若蟲,以及成蟲。若蟲看上去像小一點的成蟲,進食並蛻皮直至成年。

蜜蜂的幼蟲在蜂巢的巢室裡發育成成蟲。圖源:ANAND VARMA, NATIONAL GEOGRAPHIC IMAGE COLLECTION

卵與幼蟲幾乎所有的昆蟲最初都是卵,然後孵化成幼蟲。毛毛蟲就是大家都熟悉的一種幼蟲,但另一些幼蟲看上去像蠕蟲或小昆蟲,比如瓢蟲。  幼蟲的主要任務是生長和蛻皮,這一過程靠激素推動。蛻皮的每一個階段被稱為齡期,有些昆蟲在進入下一階段前,會經歷多達5次蛻皮。  幼蟲食量驚人,仿佛明天就沒有東西吃一樣,從某種意義上來說,確實是這樣。變態(從幼蟲發育為成蟲)幾乎改變了一切。  經歷不完全變態的昆蟲,其幼蟲被稱為若蟲。很多昆蟲的若蟲,比如蚱蜢,外表和行為很像縮小版的成蟲。另一些,比如葉蟬,則與成蟲略有差別,長有翅芽。但這些昆蟲和成蟲吃同樣的東西,用同樣的方式移動,經過多次蛻皮直至成熟。蟬需要17年才能成年,大部分時候都待在地下。  最後一個齡期完成蛻皮後,經歷完全變態的昆蟲會變成蛹。有時候,它們會把自己封閉在一個堅硬的繭裡,蝴蝶和飛蛾用自己的絲做成蛹。一旦完成,它們就會倒掛在絲線上。  其他昆蟲則有不同的策略。比如,美國熱帶地區的大力甲蟲,在經過近兩年類似蠕蟲的幼蟲階段後,它們會積攢足夠多的排洩物,為自己打造堅硬的繭。  Richard Jones說,這些巨型甲蟲竟然會結繭,實在太奇怪了。Jones是英國作家、昆蟲學家,不屬於任何大學或機構。  「大多數甲蟲沒有繭,」Jones說:「它們只是簡單地抖掉幼蟲階段最後的外皮,化蛹。瓢蟲在樹葉上完成這一步驟」——根本不需要睡袋。  其他的甲蟲,比如美國的螢火蟲,則棲息在土中。  一些石蛾會用當地河流和小溪中的巖石和貝殼打造巢殼,然後封閉起來在裡面化蛹。蜜蜂幼蟲則像蠐螬一樣,在蜂巢內密封的巢室裡化蛹。成蟲  剛剛破繭成蝶的蝴蝶看起來有點無精打採,它的翅膀是溼的,需要幾個小時展開,才能翩翩起舞。大力甲蟲伸出壯觀的角;石蛾打破自己建造的巢殼,遊到水面,完成最後一次蛻皮,然後飛走。  通常情況下,成蟲的壽命並不長,比如蜻蜓只能活一個月左右,但在此之前的幼蟲階段則會持續大約3年。  很多昆蟲,比如螢火蟲和大蚊,在短暫的成年期完全不吃東西,把寶貴的時間用來尋找配偶。美洲月形天蠶蛾甚至沒有嘴和消化系統。  這並不是說,成年昆蟲只是從前的影子。2008年,華盛頓特區喬治城大學的研究人員訓練菸草天蛾的幼蟲厭惡並躲避一種特別的氣味。變成飛蛾後,它們仍會避開這種味道;這說明成蟲能夠記住幼蟲時的經歷。複雜的生命周期為何如此複雜?  變態是一種成功的策略,因為幼蟲和成蟲的食物不一樣。毛毛蟲喜歡營養豐富的葉子,以確保所有的發育變化,而蝴蝶只需要吮吸花蜜(本質上是糖水)。  對於發育形態差別如此之大的物種而言,「就像突然之間創造了一個沒有競爭的空間,」圖森亞利桑那大學的昆蟲學家Katy Prudic說。父母和後代不會爭奪資源,生命的兩個階段可以各自發展。  「這是一個真正重塑自我的奇妙過程,」Prudic補充說:「當昆蟲變態時,它們可以四處探索,前往作為卵和幼蟲無法去到的地方。」(譯者:Sky 4)

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