認知館丨竹節蟲昆蟲界的超級「偽裝者」

2020-12-03 掌上蘭州

昆蟲界,目前發現最長身形達到60多釐米的竹節蟲無疑算得上是「大個子」了。重要的是,竹節蟲這種昆蟲的進化之旅比我們人類還要早2億多年!而且,直至今日,它們仍然以形色兼備的擬態本領活躍在人類的周圍,著實讓人嘆服。

在甘肅農業大學認知館的昆蟲標本展示區內,就收藏了一種馬來西亞的竹節蟲,曾號稱世界最長竹節蟲。甘肅農業大學生命科學技術學院副研究員李龍鳳老師對竹節蟲有著多年的研究,在此,小科普迷們就跟隨李老師的解讀,一起去探究一下竹節蟲的前世今生,看看這個「大個子」還有哪些本領?

齒足刺

馬來黃裙竹節蟲

扁竹節蟲

01

最早的竹節蟲化石記錄可追溯到二疊紀

人們熟悉的竹節蟲目昆蟲,俗名竹節蟲、乾柴棒或葉子蟲。竹節蟲白天通常安靜地棲息於樹枝上,晚上才出來活動,四處尋找美味,植物葉片是它們最喜愛的食物,所以竹節蟲是真正的素食者。最早的竹節蟲化石記錄可以追溯到二疊紀(距今2.99億~2.54億年前)。

迄今為止,全世界共發表中生代竹節蟲目化石6科20屬40種,分布於10個國家,主要分布在俄羅斯、哈薩克斯坦、吉爾吉斯斯坦和中國。1997年,首都師範大學任東教授發表的新科——神(xiū)科,揭開了中國竹節蟲目化石研究的序幕。這也是中國首次發現並報導的竹節蟲化石,標本產自中國遼西和冀北的晚侏羅世到早白堊世義縣組地層。該科的代表就是奇異神和巨大奇的化石珍品。

竹節蟲化石:A奇異神 B巨大奇 標本保存在首都師範大學 李龍鳳老師供圖

02

竹節蟲的偽裝與防禦本領

如果說遠古時期的竹節蟲就已有高超擬態本領,那麼現在的竹節蟲更是將擬態本領發揮得無所不及。擬態現象在昆蟲中非常普遍,可能發生在卵、幼蟲、蛹或成蟲各個階段。

竹節蟲卵的擬態比較明顯:其多樣的外形、堅硬的卵殼,以及表面棕色或暗黃的顏色,像極了植物的種子。竹節蟲產卵方式較為多樣,有的卵黏在枝葉上,有的產在植物體內,有的散落林間地表,混雜在落葉草叢中,使得天敵難以辨認。

經多位學者研究發現,與卵相比,竹節蟲若蟲和成蟲的擬態防禦機制更加完善。

找找看,我在哪? 資料圖

1.隱匿

竹節蟲的體色常為綠色或棕色,其色澤還會隨著溼度、溫度、光的強弱,以及植物莖幹或葉片的顏色而變化,進而將整個身體與周圍的環境融為一體,躲避天敵。

2.擬態

一些竹節蟲的幼齡若蟲會將整個腹部從背部向頭前方彎曲以此模擬蚊類或蠍子的姿態,從而達到震懾天敵的作用。

3.擺動

有些種類竹節蟲的若蟲和成蟲可以左右不停地擺動身體,就像風中搖曳的枝條或樹葉。

4.主動逃脫

有些竹節蟲在受到驚嚇時,會很快從莖幹墜落,在周圍的植物碎屑或葉片掩蓋下成功逃脫。

5.假死

大多數種類的竹節蟲在受到驚擾或者被天敵捕獲時,都會表現出假死狀態。

6.展現

一些竹節蟲在受到驚嚇時,會迅速抬起前後翅,展現出一些鮮豔的顏色或花紋,從平靜的隱匿狀態突然轉變為帶有驚嚇作用的偽警戒色。

7.發聲

有的竹節蟲在展翅的時候,其前翅和後翅的臀前區摩擦會發出聲響,以加強恐嚇作用。

8.自動斷肢

一些類群腿節上的刺可以作為防禦工具,刺傷天敵。此外,竹節蟲還可以自動斷肢,如果被天敵抓住腿,它就通過肌肉的猛烈收縮自動斷肢,把斷腿留給天敵然後逃之夭夭。不過不用擔心,它還會再長出新的腿。

9.防禦性分泌物

許多種類的竹節蟲可以分泌並噴灑分泌物或發出古怪的氣味,以迷惑和驅避天敵。

怎麼樣!竹節蟲在近3億年的漫長進化旅途中獲得的這種高超擬態本領是不是很讓人佩服啊。

延伸閱讀

遠古時期就具備高超擬態本領

通過對20餘萬件化石標本的研究,研究人員鑑定出了泛神 樇總科的新種——黑帶,其標本均產自內蒙古寧城縣柳條溝村義縣組地層。黑帶的發現和研究不僅讓人們了解到竹節蟲目原始類群的形態特徵,而且形象地揭示了遠古竹節蟲的擬態現象。

黑帶化石 標本保存在首都師範大學 李龍鳳老師供圖

從現生的竹節蟲和葉蟲我們可以領略這些擬態高手、防禦能手的精彩表演,但是它們大部分都是一種視覺擬態,即擬態的主導因素是身體和翅的顏色與形狀。化石中的竹節蟲也是如此,通過觀察黑帶化石,研究人員發現其前翅和後翅頂部有筆直且平行的暗色脈序,會形成翅膀輪廓為舌形且具有連貫暗色線條的覆蓋物,從而遮掩腹部,與環境融為一體。

經過比對,研究人員發現熱河生物群中的一種葉狀植物器官與黑帶極為相似,這一植物葉片不僅尺寸與黑帶相似,而且葉片也有3個叉狀分支,每片葉又長又窄,縱向葉脈顯著,而葉片的其他部分又很難與覆蓋的巖石區別,這就表明葉片的質地薄而透明,與昆蟲翅的質地極為相似。

由此可見,黑帶可以利用多種植物器官來隱藏自己,躲避敵害。黑帶生活在熱河生物群早期,據記載當時生境中有許多潛在的昆蟲天敵,如小型的反鳥類和多樣的哺乳動物。這樣,一個小的生活圈就形成了:捕食者千方百計捕殺黑帶,而黑帶在取食植物的同時又利用植物隱蔽自己,以躲避天敵,不斷完善這種形色兼備、經久不衰的高超擬態本領。

長知識

不完全變態發育:是指昆蟲在個體發育過程中,只經過卵、幼蟲和成蟲三個時期。成蟲和幼蟲的生活習性相似,形態無太大差別,只是幼蟲身體較小,生殖器官未發育成熟,翅未發育完全以翅芽形式存在。漸變態是不完全變態昆蟲的一種類型。

完全變態發育:是指昆蟲在個體發育過程中,經過卵、幼蟲、蛹和成蟲四個時期。完全變態的幼蟲和成蟲在形態構造和生活習性上明顯不同。

撰文丨掌上蘭州·蘭州晨報首席記者 夏苗

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