它世界 第270期 陕西省森林文化协会 华商报社联合主办 脱胎换骨

惊蛰刚过，今天我们来聊聊昆虫！

翅的出现赋予了昆虫无与伦比的生存优势，对翅的优化和改造贯穿了整个昆虫演化史。但事实上，几乎全部有翅昆虫都是在最后一次蜕皮（若虫或蛹）变为成虫时，翅充分舒展硬化，开始飞行。所以早期有翅昆虫面临的最大挑战，还不是升级翅的结构，而是如何把这个面积巨大（相对于昆虫自身）、结构精密的新生器官——翅，纳入原有的发育过程，完成一次脱胎换骨的蜕变！

从神奇的蜕皮说起

昆虫（还有其他所有节肢动物）的发育过程是不连续的。它们的几丁质外骨骼不会生长，因此会定期蜕皮，摆脱老旧外骨骼的束缚。在蜕皮之前，一些没用的组织会溶解消失，化为养料供其他组织和器官发育；同时细胞分化，修补受损的部分。所以在若虫阶段创伤和失去的肢体，在经过几次蜕皮后可以完整再生，但由于成虫不再蜕皮，所以附肢、足或翅损毁后都无法再生。对高度依赖飞行的昆虫来说，翅的破损也意味着生命走向终结。

那为什么不在若虫阶段的后期把翅发育好呢？前面提到过，“几乎全部”有翅昆虫都是在最后一次蜕皮时完成翅的发育。唯一的例外是蜉蝣目——现存最古老的有翅昆虫。它们的生命史中有一个独特的阶段——亚成虫！

蜉蝣的亚成虫形态和成虫非常相似，只是体色较淡，生殖系统没有成熟，不能交配。最重要的是，亚成虫有发育完全的翅，可以飞行。它们是已知的唯一在翅完全发育后还会蜕皮的昆虫。换句话说，蜉蝣有一个能够飞行的若虫（或前成虫）阶段。蜕皮时，新翅像身体和附肢一样从旧的翅膜之间脱出。蜉蝣的发育过程很可能反映了早期有翅昆虫的一项并不成功的演化尝试。由于“旧翅套新翅”的夹层结构，亚成虫的翅十分笨重，飞行能力大打折扣。此外，蜕皮还要花费更长的时间和气力，才能把新翅再次展开硬化，这无疑会带来更大的风险，抵消了修复翅的好处。

最终，绝大多数有翅昆虫舍弃了亚成虫期。它们的翅变成一次性的消耗品，内部没有细胞组织，没有养分输送也没有感觉神经，只保留了最轻盈的几丁质膜和脉纹，最大限度保障飞行能力。至于翅破损后怎么办，很简单：去死。只要能完成繁衍后代的任务，寿命根本不重要。

昆虫发育的三种模式

翅最终成为昆虫发育成熟的标志。昆虫的一生分为泾渭分明的两个时期：不能飞行的幼虫（若虫、稚虫）和可以飞行的成虫。二者经常占据不同的生态位，无论形态结构还是生活习性，都有明显的差别。

昆虫发育的三种模式：（a）无变态（或表变态）；（b）不完全变态；（c）完全变态。无翅昆虫的幼体就是小号的成虫。有翅昆虫的生命周期则要复杂得多。大多数有翅昆虫，比如那些大蜻蜓、大蜉蝣、大蟑螂，和它们的现代后裔一样，是不完全变态的。它们的一生分为卵、若虫（或稚虫）和成虫三个阶段。若虫在一次次蜕皮中体型增大，器官发育，翅芽成型，在最后一次（或者倒数第二次）蜕皮后完成羽化，一飞冲天。

另一些昆虫走得更远，它们幼体和成体的差异急剧拉大，看起来像两种完全不相干的动物。衔接在幼虫和成虫之间的，是一个包裹硬壳，不食不动的蛹期。蛹壳里的幼虫会经历生物界最不可思议的变化过程，形体溶解重铸，破蛹而出的是一个全新的生命。这种发育过程被称为完全变态。最早的完全变态昆虫出现在石炭纪。完全变态是昆虫演化史上的又一大里程碑！曹强/文 李宇飞/图

新闻推荐

金融支持陕西实体经济发展 2017年陕西金融业增加值高出全国2.7个百分点

三秦都市报记者昨日从人民银行西安分行获悉，截至2017年末，陕西省金融业增加值同比增长7.1%，较全国高出2.7个百分点，占全省GDP比重的6.5%，同比上升0.2个百分点，资本市场累计筹资433.43亿元，保费收入868.6...

陕西新闻，讲述家乡的故事。有观点、有态度，接地气的实时新闻，传播陕西正能量。看家乡事，品故乡情。家的声音，天涯咫尺。