自然界只存在兩種生物,變態的,和不變態的。
變態的生物包括但不限於:螞蟻、蜜蜂、蜻蜓、青蛙、蠑螈。
不變態的生物包括但不限於:喵咪、狗子、雞仔、平頭哥,以及正在讀這篇文章的你。
既然提到了青蛙,機智如我的小夥伴們應該已經想到了,「變態」的生物就是指小時候但凡敢去照照鏡子,就絕對不敢相信自己的親媽是親媽的那一大波生物。
蝴蝶和青蛙就是其中最典型的兩大代表。
青蛙就不提了,我還是祖國的花骨朵那會兒,它就在我的語文課本裡找媽媽,到現在我都已經淪落成沒有開出花來的花骨朵了,它的女兒又在新生代花骨朵的語文課本裡找它了。
真不知冤冤相「找」何時了。
但也不只蝴蝶和青蛙,其實所有兩棲綱的動物和絕大部分昆蟲都有著類似的特徵。它們在胚後發育的過程中,身體結構以及生活習性會產生一系列的顯著變化,導致幼體和成體具有明顯的差異,且這種轉化往往會集中於某個較短的時期內完成。
這種發育模式通俗來講就是變態,但也有一個比較正經的學術化名稱——
變態發育|Metamorphosis
看來不光是我這樣的俗咖,就連生物學界的大咖也覺得它們挺變態的。
當然,俗咖和大咖還是有很大區別的,我所說的變態是「很牛」的意思,而生物學所定義的變態,是指「生物的性狀在發育過程中產生了急劇變化」。
一般來說,變態發育只出現在兩棲動物和昆蟲身上,但它們的變態過程有很大的區別。
兩棲動物的變態發育只有一種類型,如果用一條曲線來表示,它們的發育進程會顯得較為平滑。例如蝌蚪會在成長的過程中漸漸生出四肢,同時腮也會慢慢消失,由肺取而代之。這種變態的方式與一言不合就蛻皮或者「作繭自縛」的昆蟲是截然不同的。
總的來說就是兩棲動物是屬於勤修苦練型,功力是日漸增長;昆蟲大多屬於閉關修煉型,入關時平平無奇,出關時一步登天。
但兩棲動物我們就不展開討論了,咱今兒個只撩昆蟲,不搞青蛙。
昆蟲的變態發育具有兩大類型:不完全變態和完全變態。其中不完全變態又存在四個類型:原變態、半變態、漸變態、過漸變態。
所以昆蟲的變態發育其實一共存在五個類型,各類型的級別和能力是有所不同的,就好比王者榮耀裡存在不同段位的玩家一樣。
而昆蟲中最頂級的玩家——諸如蝴蝶這類昆蟲究竟「變態」到了什麼程度,看看蛹裡發生的事情是多麼殘忍你就會明白了。
下面咱們就由低級到高級,逐一看看不同段位的昆蟲們分別是如何變態的。
至於蝴蝶這隻惡魔,咱把它放在文章的末尾壓軸。
青銅玩家|原變態
原變態是最原始的變態發育類型,只有蜉蝣目的昆蟲會以這種方式成長,因此蜉蝣也就徹底代表了原變態發育的昆蟲。
蜉蝣是現存於地球上的最古老的生物之一,起源於數億年前的古生代,大約活躍於三疊紀前後。它們至今仍保留著一系列遠古祖先的特徵,故而也是進化等級最低的昆蟲。
蜉蝣目昆蟲的種類並不止一種,但全都被統稱為蜉蝣,辨識它們比較容易,假如你見到背上有一對透明的翅膀,尾部又拖著兩三根長長的尾絲的小飛蟲,那多半就是蜉蝣。
不過,要見到這些小飛蟲也不是那麼容易,因為它們的壽命極其短暫,可以說「轉瞬即逝」——絕大部分雄蟲都只能存活幾個小時;長命些的雌蟲最多也活不過7天。
正因如此,蜉蝣的拉丁學名Ephemeroptera、法文名Ephemères以及德文名Eintagsfliegen的含義均為「只有一天的生命的昆蟲」。中國的古代文獻《爾雅翼·釋蟲》中,也同樣有著「蜉蝣朝生而暮死」的記載。
然而,所謂的朝生暮死指的僅僅是蜉蝣的成蟲階段,事實上,蜉蝣目昆蟲大多擁有3年左右的壽命,只是絕大部分時間生活在水下而已。
蜉蝣的一生會經歷蟲卵、稚蟲、亞成蟲、成蟲四個階段。蟲卵被產於水中,孵化後,稚蟲也一直生活在水下,以「氣管鰓」呼吸——這是蜉蝣一生當中最長的生命階段,會歷時3年左右,完成10-25次蛻皮。
稚蟲的最後一次蛻皮會在水面上進行,完成後就變態成為了有翅的亞成蟲,這一過程被稱為「羽化」,是所有有翅亞綱的昆蟲共有的特徵。
也就是說,世間所有飛蟲小時候都沒有翅膀,全是成年時通過變態發育長出翅膀的。
蜉蝣的亞成蟲外形近似於成蟲,區別只是腿稍短一些、「膚色」稍顯白淨一些,總的來說已經初具雛形了。而亞成蟲期的歷時也很短暫,僅1個小時左右就會再次蛻皮,發育為成蟲,然後立刻開始尋找異性交尾。
想想也是,辛辛苦苦熬了3年,好不容易成年了,翅膀也長硬了,是該搞點花前月下的事情了。
但也別認為這是一件浪漫的事情,對於蜉蝣而言,花前月下絕對是一件要命的事情。因為雄蟲交尾結束後就會當場暴斃,這事兒往往會發生在它們羽化的當天;雌蟲儘管能多活幾天,但產卵完成後,也會立刻暴斃……
關於這一點,咱們的「御用美工」柯雪妹問了我一個致命的問題:所以蜉蝣上岸長個翅膀幹啥,生完就死,那直接「水下作業」不就行了嗎?
emmm……坦白講,這問題著實把我難到了,所以我只好騙她說:畢竟世界辣麼大,它們也想在臨終前飛出水面看一看啊。
好在柯雪妹挺單純的。
她相信了。
但代價是我也必須同時相信我還欠她一頓小龍蝦。
哎,做男人真的好難。
但無論如何,蜉蝣就是憑藉這種奇怪的繁衍方式,從數億年前的三疊紀一直把香火延續到了今天。
白銀玩家|半變態
半變態發育比原變態發育少了一個亞成蟲期的階段,只有卵、稚蟲、成蟲三個階段,這意味著它們剛從稚蟲變態為成蟲,翅膀就長硬了。
可見半變態發育與原變態發育的主要區別就在於是否需要經歷亞成蟲期。
蜻蜓就是典型的半變態昆蟲,它的稚蟲叫水蠆(chài),也生活在水中,以「直腸鰓」呼吸。其實嚴格來說,直腸鰓也是氣管鰓中的一種——氣管鰓是所有稚蟲的標配。
值得一提的是,水蠆還沒有開始變態就已經表現得很變態了。在所有昆蟲的稚蟲中,水蠆大概是最兇猛的,它們屬於肉食性,會獵食水中的其他小生物,個頭稍微大一些的水蠆甚至還會獵食蝌蚪。
眾所周知,青蛙一般是不吃蜻蜓的,但偶爾還是會心血來潮地吃上一吃……
所以天知道它在捕食蜻蜓的時候,是不是忽然認出了那就是小時候在水裡攆了它幾條街的水蠆。
果然是應了那句老話——出來混總是要還的,連蜻蜓也不例外,小時候拿蝌蚪打牙祭,長大了就被青蛙抓。
總體來說,半變態昆蟲和原變態昆蟲的發育過程區別不是很大,仍然是將卵產於水中,待稚蟲進行多次蛻皮後,再浮上水面羽化出翅膀,所以就不過多贅述了。
當然,半變態昆蟲作為白銀玩家,多多少少還是會獲得一些額外的好處,而最大的好處就是成年後不再是蜉蝣那樣的短命鬼了,可以在世間「瀟灑走一回」。
黃金玩家|漸變態
達到漸變態發育段位的昆蟲,幼體就不再生活於水中了,而是生活在陸地;因此定義上也有所區別,不能再稱之為「稚蟲」,應該叫「若蟲」。
稚蟲與若蟲都是昆蟲幼蟲階段的稱呼,它們的區別是:稚蟲生活在水裡,且體貌特徵與成蟲有著天壤之別;若蟲生活在陸地,且形態和習性都與成蟲很相似,只是尚未發育出翅膀,僅僅只有「翅芽」。
既然棲息環境及形態、習性都相似,就說明漸變態發育的昆蟲,變態現象並不十分明顯,在整個發育過程中,除了羽化出翅膀這一重大轉化之外,唯一的變化就是體型在不斷增大。不難想到它們也只有三個發育階段:蟲卵、若蟲、成蟲。
漸變態發育的昆蟲種類極其繁雜,幾乎所有直翅目、螳螂目、等翅目、蜚蠊目、半翅目、同翅目等昆蟲統統都屬於漸變態發育,與上述六大目相對應的代表性昆蟲分別為:蝗蟲、螳螂、白蟻、蟑螂、臭蟲、蟬。
如此龐大的代表小組,我實在無力逐一介紹。歸納起來說,它們的發育過程都是在若蟲期經歷數次蛻皮,每蛻掉一層皮,體型就增大一些,直到發育為成蟲為止。
譬如蝗蟲的變態發育過程,就具有5個幼齡期,這意味著它們在若蟲期會經歷5次蛻皮,第5次蛻皮後就會羽化出翅膀,成為成蟲,自此以後就會定型,不再繼續成長了。
不知道你們有沒有感覺,這個過程看起來跟人類其實有些相似?——我從小到大也換掉了許多套衣服,每換一次就長高一截,如此說來……我可能也屬於漸變態發育的生物之一啊。
鑽石玩家|過漸變態
對於過漸變態發育,我幾乎想把它從這篇文章中剔除掉了,因為這顆鑽石實在是有點水,充其量就只是一顆「水鑽」。
實際上,過漸變態發育就只是介於漸變態發育和完全變態發育之間的一種發育類型,只見於少數昆蟲。它唯一的特點是,部分過漸變態昆蟲的若蟲成長到一定時期後,會不吃不喝也不動,假裝自己是個蛹。換句話說就是:過漸變態發育僅僅只是比漸變態發育多了一個似蛹非蛹的發育期。
這種明明算不上蛹,又不能說它不是蛹的奇怪物體,被生物學家們定義為「擬蛹」,最常見於雄性介殼(qiao)蟲的發育轉化期——雌性介殼蟲是沒有蛹期的。
這也說明了過漸變態發育的昆蟲並非個個都會假裝自己是個蛹,只有部分「愛裝逼」的昆蟲才會厚著臉皮幹這種事情。
而完全變態發育的昆蟲,譬如蝴蝶在臨近化蛹時的狀態,也被定義為「擬蛹」,所以擬蛹就好比武林大俠開始做閉關準備,又沒有正式閉關前的過渡狀態。換言之,過漸變態的昆蟲就是高調地對外宣稱自己準備閉關,結果根本就沒有正式閉關,只是象徵性地打了一會兒坐就宣布出關了。
對於這種「恬不知恥」的發育模式,實在是沒有太大的討論價值,何況過漸變態的昆蟲數量本身也屈指可數,所以我們就繞過這一級,直接爬到頂端去看看正兒八經的蛹究竟變態到了什麼程度吧。
王者榮耀|完全變態
終於迎來了本篇文章的高潮部分——地球上最會變態發育的生物,變態生物當中的最強王者!
既為王者,完全變態類的昆蟲與上述四種不完全變態類的昆蟲必然有著天壤之別。
眾所周知,凡是能通過極短時間的閉關,修煉出一身絕世神功的大俠,往往都是天賦異稟、骨骼清奇的武林奇才,完全變態類的昆蟲就是這樣一種存在。它們的變態發育也表現得很是獨具一格,讓人驚嘆不已,在民間,「破繭成蝶」或「羽化成蝶」的內涵幾乎已經等同於「鯉魚躍龍門」和「鳳凰涅槃」了。
完全變態的昆蟲有四個發育階段:卵、幼蟲、蛹、成蟲。
注意:是「幼蟲」,而不是「稚蟲」或者「若蟲」。這絕不僅僅只是稱呼上的差異,而是意味著完全變態昆蟲從幼齡期開始,就已經跟別的「低段位昆蟲」截然不同了。
否則怎麼叫天賦異稟呢?
完全變態發育最典型的特徵就是在幼蟲和成蟲之間有一個「化蛹」的階段,它們的蛹有兩種類型:
一種是「裸蛹」,也叫「離蛹」,肢體和翅膀在蛹的外部發育。這種蛹往往是可以動彈的,有一些甚至還能爬行或遊泳。
一種是「被蛹」,幼蟲的軀殼在臨近化蛹時會逐漸變硬,成為一個保護殼,一切轉化都在內部發生。這種蛹是幾乎無法動彈的,更不可能移動。
不過,這兩種蛹的外部差異儘管很大,發育機制是完全相同的。
就拿蝴蝶來說,在蛹期,毛蟲的所有「功能性細胞」會被徹底消化分解成富含蛋白質的漿液,作為營養物質提供給一組尚未分化的細胞團——成蟲盤。
成蟲盤會在這些漿液的滋養下,快速發育成觸鬚、口器、眼睛、腿、翅膀等重要器官;另有一些零散的成蟲細胞則快速發育為表皮及各種臟器;完全發育成熟後就破蛹而出,成了美麗的蝴蝶——這一流程對於任何完全變態發育的昆蟲而言都是一樣的。
事實上,完全變態類昆蟲的幼蟲從蟲卵中孵化出來時,成蟲盤就已經存在於它們的體內了。
對應不同器官的成蟲盤的種類也是有所不同的,各種類別的成蟲盤會大致依照成蟲各大重要器官的排列順序,依次分布在幼蟲的體內,到了蛹期就分別展開為成蟲的不同部位。
至於幼蟲四處覓食的行為,那純粹就是為了給體內的成蟲盤提供營養。當成蟲盤細胞發育到一定程度時,幼蟲自己也成為了「食物」,以滋養成蟲盤細胞完成最後的突破性發育。
或者換一種方式來說,蝴蝶從蟲卵中出生時只是不成熟的成蟲盤以及一些零散的成蟲細胞,「寄生」於毛蟲的體內繼續發育成長,等到時機成熟時,再從內部將毛蟲徹底「瓦解」成營養液來培育自己。
所以要論變態和殘忍,以蝴蝶為代表的完全變態生物簡直就是王者中的王者。與其說蝴蝶是由毛蟲蛻變而來的,倒不如說它們是成年時的自己潛伏在小時候的自己的身體裡,然後再「吃掉」小時候的自己來長大的……你說變態不變態?
凡美麗的,往往都是殘忍的,果不其然……
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