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第4章 昆虫的器官(1)

头部构造

昆虫的头是它身体最前面的一个体段,是感觉和取食中心。头部是由几个体节愈合成的,外壁坚硬,形成头壳。头的上前方有1对触角,下方是口器(嘴),两侧通常有1对大的复眼,头顶常有1~3个小的单眼。这些器官的形态因昆虫种类不同而变化。

察颜观色的复眼与单眼

昆虫的眼睛能像人类的眼睛那样分辨不同的颜色吗?下面我们就谈谈这些问题。

首先,昆虫的眼睛与人类的不同。昆虫的眼睛包括单眼与复眼,单眼又有背单眼与侧单眼之分。除了寄生性昆虫因为长期过着寄生生活,眼睛已经退化,或虽有眼睛但已不起视觉作用外,一般昆虫的成虫和不全变态类的若虫都有一对复眼,头顶上还有1~3个背单眼。完全变态类的幼虫则在头部的两侧具有1~7个侧单眼。昆虫通过单眼与复眼对外界光的变化做出反应,进行觅食、求偶、定向、休眠、滞育等活动。

复眼是昆虫的主要视觉器官,通常在昆虫的头部占有突出的位置。多数昆虫的复眼呈圆形、卵圆形或肾形。有些昆虫的复眼在每侧又分为上、下两个,成为“四眼”昆虫,例如眼天牛、豉甲和浮游的一些种类。特别是生活在水中的豉甲,由于它的复眼分为上、下两部分,因而在猎食时既能发现水面的目标,又能发现水中的目标。在突眼蝇中,复眼着生在头部两侧的柄状突上。

昆虫的复眼是由许多六角形的小眼组成的,每个小眼与单眼的基本构造相同。复眼的体积越大,小眼的数量就越多,看东西的视力也就越强。复眼中的小眼的数目变化很大,从最少的只有一个小眼,到最多的有数万个小眼。例如有一种蚂蚁的工蚁只有一个小眼,蝴蝶有1.2~1.7万个小眼,蜻蜓则有1~28万个小眼,家蝇有4千个小眼。

小眼的构造非常精巧,它有一个如凸透镜一样的集光装置,叫角膜镜,就是小眼表面的六角形凸镜,下面连着圆锥形的晶体,在这些集光器下面连接着视觉神经。神经感受集光器传入的光点而感觉到光的刺激,而后造成“点的影像”,许多小眼的点的影像相互作用就组成“镶嵌的影像”。如果把昆虫的一只复眼纵向剖开,在放大镜或显微镜下观察,多棱的小眼聚集在一起,很像一只奇妙的万花筒。

昆虫的复眼虽然由许多的小眼组成,但它们的视力远不如人类的好,蜻蜓可以看到1~2米,苍蝇只能看到40~70毫米。可是,昆虫对于移动物体的反应却十分敏感,当一个物体突然出现时,蜜蜂只要0.01秒就能做出反应。捕食性昆虫对移动物体反应能力则更加迅速敏捷。

昆虫与人类一样,可以分辨不同的颜色,但与人类感受的波长不同。昆虫能感受到的波长范围为240(紫外光)~700(黄、橙色)纳米。蜜蜂不能区分橙红色与绿色;荨麻蛱蝶看不见绿色和黄绿色。一般昆虫不能感受红色。

形状各样的触角

除了原尾目昆虫无触角、高等双翅目和膜翅目幼虫的触角退化外,其他种类都有1对触角。触角长在昆虫两只复眼的中上方,昆虫活动的时候,这两根触角总是不停地摆动着,东察西探,像是寻找猎物的雷达。

触角是昆虫主要的感觉器官,有嗅觉、触觉和听觉的功能。触角能够帮助昆虫寻找食物和配偶,并探明身体前方有无障碍物。在有些昆虫中,触角还有其他用处,例如雄性芜菁在交配时用来握住雌虫,魔蚊幼虫用来捕捉食物,仰泳蝽的触角在水中能平衡身体,水龟虫则用来帮助呼吸。

触角都生长在头前面的两个叫做触角窝的小坑里。触角通常有许多小节组成,基本上可以分为三大节。靠近触角窝的一节通常比较短粗,是支撑上面各节的,相当于树叶的柄,叫做柄节。第二节较为细小,叫做梗节。第三大节称为鞭节,是第二节以后的整个部分,通常分成很多亚节。鞭节在各类昆虫中变化很大,形成不同的类型。了解触角的类型,可以用来识别昆虫。有的昆虫雌、雄性的触角各不相同,例如一些蛾类。触角主要有以下几类:

(1)线状(丝状):触角细长,呈圆筒形。除第一、二节稍大外,其余各节大小、形状相似,逐渐向端部变细。例如蝗虫、蟋蟀及一些蛾类等。

(2)念珠状:鞭节由近似圆珠形的小节组成,大小一致,像一串念珠。例如白蚁、褐蛉等。

(3)锯齿状:鞭节各亚节的端部一角向一边突出,像一个锯条。例如叩头虫、雌性绿豆蟓等。

(4)栉齿状:鞭节各亚节向一边突出很长,形如梳子。例如雄性绿豆蟓等。

(5)双栉齿状(羽状):鞭节各亚节向两边突出成细枝状,很像鸟的羽毛。例如雄性蚕蛾、毒蛾等。

(6)棒状(球杆状):触角细长,近端部的数节膨大如椭圆球状。例如蝶类(是鳞翅目中蝶与蛾的主要区别特征之一)、蚁蛉等。

(7)锤状:鞭节端部数节突然膨大,形状如锤。例如瓢虫、郭公虫等。

(8)鳃叶状:端部数节扩大成片状,可以开合,状似鱼鳃。这种触角为鞘翅目金龟子类所特有。

(9)膝状(肘状):柄节特别长,梗节短小,鞭节由大小相似的亚节组成,在柄节和梗节之间成肘状或膝状弯曲。例如像鼻虫、蜜蜂、小蜂等。

(10)环毛状:除基部两节外,每节具有一圈细毛,近基部的毛较长。例如雄性的蚊、摇蚊等。

(11)刚毛状:触角很短,基部的一、二节较大,其余的节突然缩小,细似刚毛。例如蜻蜓、蝉、飞虱等。

(12)具芒状:触角很短,鞭节仅一节,较柄节和梗节粗大,其上有一根刚毛状或芒状构造,称为触角芒。触角芒有的光滑,有的具毛或呈羽状。这类触角为双翅目蝇类所特有。

各种各样的口器(嘴巴)

口器就是昆虫的嘴巴。昆虫的食料来源很广,有固体的,也有液体的,有暴露在外的,也有深藏在内的。因此,昆虫就有了各种各样相应的取食方式和口器类型。

(1)咀嚼式口器

这种口器在昆虫中是比较典型的,其他类型都是由这种类型演变而来的。咀嚼式口器是用来取食固体食物的。它和人的嘴巴一样有上唇、下唇、上颚(牙齿)和舌,但同时它还有下唇须、下颚和下颚须。上颚的前端有锋利的齿,叫做切区,用来切断食物;它的后部有一粗糙面,叫做磨区,用来磨碎食物。因此,昆虫的上颚与人类牙齿的排列和功能有异曲同工之处。下唇须、下颚和下颚须是感觉和辅助取食器官,下唇须和下颚须有味觉、嗅觉和触觉的功能。蝗虫的口器是咀嚼式口器的代表,此外,鞘翅目的成虫和幼虫、脉翅目成虫、鳞翅目幼虫及膜翅目多数成虫也都是咀嚼式口器。

(2)刺吸式口器

吸食动物血液和植物汁液的昆虫的口器就像一个空心的注射针头,取食时把针状的口器插到动植物的组织内吸食其中的汁液,这种口器叫做刺吸式口器。刺吸式口器的构造很巧妙,实际上就是把原来的下唇延长成一个收藏或保护口针的喙,上颚和下颚的一部分演变成细长的口针。口针的数目有变化,蝉有4根,虱子有3根,而蚊子有6根口针。此外,刺吸式口器还必须有专门的抽吸构造——食道唧筒。

蓟马的口器也是刺吸式类型的,但它们的口器与典型的刺吸式口器有所不同。蓟马的头部向下突出,其上唇和下唇合成一个短小的喙,内藏舌、左上颚和下颚口针,其右上颚已退化或消失。取食时,口针插入植物组织内,将其刮破,待汁液流出后再吸入消化道内。这种特殊的刺吸式口器常被称为锉吸式口器。

脉翅目幼虫(蚜狮、蚁狮)具有捕食性的刺吸式口器,简称捕吸式口器,其特点是上颚和下颚从两侧伸出头前,外形似1对镰刀。这类口器由左、右的上下颚分别合成刺吸构造,因而常被叫做双刺吸式口器。

具有刺吸式口器的昆虫在取食过程中还常伴随着传播疾病,使动植物感染流行病。例如蚜虫等同翅目昆虫传播植物病毒病,蚊子、跳蚤等传播疟疾等。

(3)虹吸式口器

虹吸式口器是蝴蝶和蛾类特有的口器,它能吸到花朵深处的花蜜,因为这类口器长得像一根中间空心的钟表发条,用时能伸开,不用时就盘卷起来。这根喙管是由左右下颚的外颚叶极度延长后合在一起形成的,它由无数的骨化环紧密排列而成,环间有膜相连,故能伸能屈。下唇只留下发达的下唇须。这种构造一般用来吸食花蜜、水、腐烂的动植物汁液,有的也吸食成熟的果实。

(4)舐吸式口器

苍蝇吃东西又吸又舔,因此口器就像一个蘑菇头。喙是由下唇特化而来的,其前壁向下纵凹成唇槽,上唇呈刀状盖在上面,槽内藏着扁长的舌头,舌与槽形成食物道。喙在外形上是由主要为膜质的基喙、筒状的中喙和末端分为2瓣的端喙(即唇瓣)组成的。唇瓣上有一系列环沟,环沟集中到中央的缺口——前口上,前口附近的环沟间有齿,称前口齿。

取食时,两唇瓣展开平贴到食物上,使环沟的空隙与食物接触,液体食物即顺环沟流向前口而进入食物道。唇瓣也可向后翻转,使前口齿外露,刺刮固体食物,食物碎粒和液体一起吸入。舐吸式口器为蝇类成虫所特有。

蝇类幼虫与成虫的口器不同,它们的口器很退化,只能见到一对口钩,用来刮破食物,然后吸收汁液及固体碎屑。这种口器称为刮吸式口器。

(5)刮舐式口器

这类口器为双翅目若干吸血性虻类所具有。其上颚特化成扁平宽大的刀片状,可以像剪刀一样剪破动物的皮肤,使血液从伤口流出,下颚延长为针状,上、下抽动使伤口保持张开,下唇端部扩大成唇瓣,构造同舐吸式口器。当唇瓣贴在伤口上时,渗出的血液由唇瓣上的环沟吸入食物道。

(6)嚼吸式口器

顾名思义,嚼吸式口器既能咀嚼固体食物,又能吸收液体食物,为一些高等膜翅目昆虫所具有。蜜蜂的口器是这类口器的典型代表。它的上颚与咀嚼式口器相仿,用以咀嚼花粉和筑巢等。它的下颚和下唇组成吮吸用的喙。蜜蜂的喙仅在吸食时才由下颚和下唇合并而成,不用时则分开并折叠在头下。这时,上颚即可发挥咀嚼作用。

胸部构造

胸部就是昆虫身体上紧紧接在头部后面的那一段,借着能伸缩的膜与头部相连。胸部是昆虫的运动中心,由前胸、中胸和后胸3个体节组成。每一胸节各有1对足,中、后胸通常还各有1对翅。

昆虫的运动中心是胸部。能使昆虫飞翔的翅长在胸部,能使昆虫行走的足也长在胸部,可见胸部对昆虫有着举足轻重的作用。

胸部是由前胸、中胸、后胸3个体节组成,每一胸节各有一对足。具翅的昆虫在中胸和后胸上还各有一对翅。前胸由于无翅,因而与飞行没有关系,其发达程度常与前足有关。螳螂有一对十分发达的捕捉式前足,它的前胸也很延长。大多数的有翅昆虫前胸比中、后胸小得多。中、后胸在有翅昆虫中十分发达。

巧尽其用的虫足

(1)胸足的基本构造

足是昆虫的运动器官。昆虫有3对足,在前胸、中胸和后胸各有一对,我们相应的称为前足、中足和后足。每个足由基节、转节、腿节、胫节、跗节和前跗节几部分组成。基节是足最基部的一节,多粗短。转节常与腿节紧密相连而不活动。腿节是最长最粗的一节。第四节叫胫节,一般比较细长,长着成排的刺。第五节叫跗节,一般由2~5个亚节组成,为的是便于行走。在最末节的端部还长着两个又硬又尖的爪,可以用它们来扒住物体,两个爪之间还常有个囊状的悬垫,也叫做爪垫,可借其表面分泌的黏着物质,附着在光滑物体的表面。有时爪垫变为针状,称为爪间突。很多昆虫的跗节及悬垫表面都生有一些感觉器官,可以感觉到接触物的情况,凭借这种感觉来决定其行动。有些昆虫的前足距节上还生有嗅味的感觉器官,如蝇类及媒蛾类,它们可以用前足来判断可取食物的有无。

(2)胸足的类型与功能

昆虫的种类不同,习性不同,生活的场所也不同。所以为了造应不同的生活环境,足的形状发生了很大的变化,其功能也从单一的行走功用逐渐发展为具有多种功能的器官。

①步行足:在地下跑的步行虫,虽然有翅但已不善于飞翔,为了适应其生活上的需要,经过长时期的演变,六条腿变得又细又长,跑起路来十分快速,这种足叫做步行足。当然昆虫中最基本的也是最常见的还是步行足,它们的外形细长;各节也没发生显著的变化,最适于担负行走的功用,如瓢虫、步行虫、天牛等。

②跳跃足:蝗虫、蟋蟀、蚤蝼、跳甲等昆虫十分善跳;它们的后足腿节膨大,内有发达的肌肉,可以控制胫节的屈伸,产生跳跃行为。捕捉这些昆虫时特别需要手疾眼快,否则它们会在一瞬间消失得无影无踪。昆虫中的跳高冠军非跳蚤莫属,它们跳跃的高度,可超过其体长100多倍,可以想象,假如人类能够跳过自身身高的100倍,那么,现存的世界跳高纪录简直就不足挂齿了。

③捕捉足:螳螂、猎蝽等捕食性昆虫是一类益虫,不吃庄稼,专门靠捕食小动物生活,它们从卵里孵出来就有一对刀状的前足。这种前足的基节延长,腿节腹面有槽,胫节可以折嵌到腿节的槽中,腿节和胫节上还常装备着锐刺,是捕捉猎物的有力武器。当它捕获猎物时,可以利用腿节和胫节把要吃的东西夹住,再利用胫节内侧和腿节外侧锐利的刺将猎物撕碎吃掉,这种足叫捕捉足。

④开掘足:蝼蛄要在土里生活,挖筑隧道,偷吃庄稼的根、茎,那么它们是怎样钻到地里的呢?原来它们的前足又粗又壮,上面还有几个大齿,像是专门挖土的铲子,掘起土来十分方便,这种足叫做开倔足。

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