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昆蟲Q&A

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    內容簡介

    台灣研究昆蟲的翹楚、昆蟲學術界的重量級人物-朱耀沂全新力作!
    台灣的昆蟲種類繁多,至今已知的昆蟲種類超過4萬種,一些專家大膽預測將會增加到20至30萬種。不過除了蝴蝶、金龜子、天牛、鍬形蟲等大型、容易引人注意的昆蟲之外,大多數小型或外表不起眼的昆蟲,我們對牠們的了解極其有限。
    常以「昆蟲雜貨店」自居的朱耀沂老師,退休之後仍勤於筆耕,也希望為台灣的青少年寫一本昆蟲的科普書籍,以一般人常見的疑問或是現象,用Q&A的方式輕鬆解答,不論小朋友或大人,都可獲得正確而豐富的昆蟲知識。
    書中精選140個昆蟲趣味問答題,諸如「世界最大的昆蟲有多大?」、「世界最小的昆蟲有多小?」、「昆蟲會睡覺嗎?」、「昆蟲會不會尿尿?」、「放屁蟲真的會放屁嗎?」等疑問,讓人忍不住想要一一解開這些昆蟲疑惑。除昆蟲生態的有趣疑問外,還有許多和生活相關的問題,如「蟑螂為什麼殺不完?」、「為什麼蒼蠅常在垃圾堆徘徊卻不會生病?」、「蚊子吸進不同血型的血,會不會死掉?」等,這些常見的居家昆蟲背後也有不為人知的一面。
    最後朱耀沂老師還不忘提醒有關昆蟲保育的問題,例如「可不可以採集昆蟲?」、「寵物昆蟲帶來什麼樣的問題?」等,讓大家在對待昆蟲的課題上有正確的觀念。
    台灣的昆蟲資源豐富,也是一般人很容易接觸到的生物,但許多常見的生命現象,大家不是視而不見,要不就是不知其所以然。透過『昆蟲Q&A』的清晰而有趣的解說,許多昆蟲疑問都可迎刃而解。

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    作者介紹

    朱耀沂

    朱耀沂
    台灣研究昆蟲的翹楚,也是昆蟲學術界的重量級人物。1932年生於台南,在台大植病研究所取得碩士學位。後歷任台大植物病蟲害學系講師,赴日取得農學博士學位,回國後應聘為台大教授,至退休並獲選為榮譽教授。其研究領域主要為水稻和果樹害蟲,退休後仍勤於著作,將其一生所閱覽和收集的昆蟲或其他動物的珍貴資料,寫成一本本通俗的動物書籍,期能影響更多莘莘學子喜愛動物、瞭解動物,甚而願意選擇生物學為一生之職志。朱老師常謙稱自己是「昆蟲雜貨店」,其實若稱他為「昆蟲博物館」似乎更能貼切表達他對台灣昆蟲界的貢獻與地位。著有『熱帶昆蟲學』、『午茶昆蟲學』、『黑道昆蟲記』、『人蟲大戰』、『情色昆蟲學』、『成語動物學』等,『蜘蛛博物學』、『老鼠博物學』、『蟑螂博物學』均為大樹教授博物學系列的重量級著作。『昆蟲Q&A』是朱老師寫給台灣青少年的第一本著作﹝天下文化出版﹞。

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    各界推薦

    媒體推薦
    石正人 推薦(國立台灣大學昆蟲學系系主任暨台灣昆蟲學會理事長)

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    詳細資料

    EAN / 9789862165928
    頁數 / 216
    裝訂 / 軟精裝
    級別 / 普
    語言 / 繁體/中文

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    【自序】
    關於『昆蟲Q & A』的Q & A

    1997年我屆齡退休,從過去教學、研究的生活轉換跑道,開始撰寫以昆蟲為主的科普性文章。退休前我主要從事農業昆蟲的研究,為了瞭解害蟲,蒐集不少相關的資料,其中包括一些極有趣、但與害蟲防治無直接關係的資料。雖然這些話題值得介紹,但因為公務繁忙,加上在我觀念裡領的是國立台灣大學植物病蟲害學系(現在已分成昆蟲學系與植物病理微生物學系)的薪水,就該做與植物病蟲害有關的事,否則對不起台大,更對不起納稅人,因此我一直把撰述與農業害蟲無關的事擱在一旁。退休後,我從這種義務解放出來,海闊天空,進入可以去做自己想做的事的境界,如此開始我的筆耕生活,寫了十多本書。
    昆蟲的種類實在太多了,有寫不完的話題。至今既知的種類數已迫近兩百萬種,佔整個動物界的75至80%,每種昆蟲都有牠獨特的身體構造、外形和生活習性,要逐一介紹牠們是不可能的事,只能從其中的一小部分種類下手。坊間所見的一些昆蟲書大多偏重於昆蟲的外形如何、生活上的表現如何、怎樣美麗又可愛等表面的描述,或許我因為多年埋首研究害蟲的生活,一直想探求「牠為何這樣?這樣對牠的生活有什麼好處?」,並且進一歩想到,牠們為了得到這種好處,必定在身體上作了一些犧牲或妥協,它們能不能利用於害蟲的防治?牠們所得到的特殊功能可否利用於我們的生活上?
    以在砂地製造倒圓錐形陷阱、捕食螞蟻維生的蟻獅為例,牠們在長達一兩年的幼蟲期不排泄,過了蛹期變為成蟲,才到外面的世界做生平第一次的排泄。多種農業害蟲的剋星寄生蜂的幼蟲也是如此,牠們在寄主體內發育時封閉肛門不排泄,因為一旦排泄必然引起寄主體內食菌性細胞的活動,要等到羽化出現在野外才排泄。如果我們像牠們那樣憋尿、便秘,後果會如何?牠們的身體到底怎樣迴避代謝物質的毒性?這種機能在醫學上已有進一步的探討了。
    我唸昆蟲的目標之一就是以昆蟲造福人類,研究害蟲的宗旨也是如此,是以昆蟲負面的效果來為人類謀福祉。我想為了達成這種目標,應從最基本的瞭解昆蟲做起,因此在本書裡,我以我們較熟悉的昆蟲為主,以Q & A的方式撰寫了一百四十則介紹昆蟲知識的短文。這些問題之於近兩百萬種的昆蟲,實在微乎其微,可謂九牛一毛,不敢奢望我的解答令人滿意,只期望讀者能體會到昆蟲不只是美麗可愛或擾人可怕,牠們可是愈研究愈有意思呢!

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    內容試閱

    什麼是昆蟲?
    過去科學不夠進步,中國古代的人把一切動物都叫做蟲,例如有羽之蟲、有毛之蟲、有甲之蟲、有鱗之蟲等,漢代以後對動物才開始有較明顯的區分,比較經典的分法是分成「蟲魚鳥(禽)獸」四類。「鳥」指的是鳥類;「獸」指的是哺乳類動物;除了魚之外,所有的無脊椎動物都被歸為「蟲」,外形怪異、不太好看的爬蟲、兩棲類也歸在「蟲」部。蝙蝠雖是哺乳類動物,但由於在夜間出沒並呈黑灰色的怪狀,也被歸在「蟲」部。
    我們現在說的昆蟲,指的是昆蟲綱的蟲子,昆是「後代」、「眾多」、「各種各類」的意思。有人將昆蟲寫成「昆虫」,以虫為蟲的簡體字,嚴格地講這是不太好的寫法,虫雖是「蟲」的異體字,但它屬於象形字,是依據蛇的大頭及彎曲的外形所造,也是「虺」的古字,因此寫成「昆蟲」才對。
    從水棲的蜉蝣、蜻蜓,到我們周遭常見的蟑螂、蝴蝶、螞蟻,都是昆蟲,但是像蜈蚣、蜘蛛、螃蟹、蝦、蚯蚓、蝙蝠、蛇、蛙、蛤、蚵等雖有「虫」字邊,卻不屬於昆蟲;蛔蟲、鞭毛蟲、變形蟲等,名字雖然也有「蟲」字,但並未具備昆蟲的基本特徵。


    昆蟲有哪些基本特徵?
    昆蟲的主要特徵是成蟲的身體由頭部、胸部和腹部所組成,從胸部長出3對腳。一般人常常以為蜘蛛是昆蟲,其實牠不是。蜘蛛雖然看起來很像昆蟲,但牠有4對腳,而且沒有胸部,更精確地說,蜘蛛看起來相當於頭的部分是由頭和胸部癒合而成的,叫做「頭胸部」。
    昆蟲的身體由多個體節接合而成,外面用幾丁質形成的外骨骼包住,在發育的若蟲、幼蟲期,隨著身體的長大,蛻去舊皮,形成新的外骨骼。昆蟲的體節數依種類而異,頭部由數個體節癒合而成,長有1對觸角,大、小顎則是由每一體節的附屬肢變形的。
    雖然6隻腳是昆蟲的特徵,但也有例外。例如剛孵化的蟎蜱也有6隻腳,但牠們長大後變成8隻腳。相反地,一些蛺蝶前腳退化或平常折疊起來,乍看像是只有4隻腳。而就頭、胸、腹部的分割來說,犰狳蟲的身體分成頭、胸、腹三個部分,但與昆蟲不同的是,胸部共有7個體節,每一節長了1對腳,共有7對腳。犰狳蟲的腹部共有5節,各節也長出一對腳,胸、腹部合起來共有12對腳。至於昆蟲,胸部可分成前、中、後胸三節,各節長出1對腳;腹部基本上是由不長腳的10個體節形成的。


    昆蟲的親戚有哪些?
    昆蟲的身體由一些體節所組成,不但體軀分節,腳也一樣有節,所以屬於節肢動物。會羅網的蜘蛛、有很多隻腳的蜈蚣和馬陸、在水中生活的螃蟹、蝦子,也是腳上有節的節肢動物,算是昆蟲的遠親。
    被認為是節肢動物共同祖先的化石,發現於5億多年前(比原始型昆蟲早1億5000萬年出現)寒武紀的海底地層。牠的身體像毛毛蟲分成一節一節,每個體節都有1對圓錐形的腳,在分類學上屬於有爪類。與牠身體構造類似的有爪類現在仍生活在熱帶、南半球的森林裡,這些有爪類體長約數公分至20公分左右,晚上在林床爬動、覓食,以昆蟲等小動物為食,由於牠們的腳呈重疊的圓環狀,腳端有1對鉤狀爪,因而被稱為有爪類。
    最早從原始型有爪類進化而成的節肢動物是三葉蟲,它在古生代很繁榮,於二疊紀末期和一些動物一起滅絕。從三葉蟲演化、目前仍留存的活化石──鱟魚,和在古生代繁榮的海蠍、蜘蛛、蟎蜱、蠍子有近緣關係,牠們因為第一體節上的腳端皆呈鋏狀,而被稱為「鋏角類」。鋏角類中最早登上陸地生活的是蠍子類,已在志留紀的地層發現牠的化石,在後來的石炭紀地層更曾發現體長近1公尺的巨蠍子化石。
    陸生的鋏角類被歸入節肢動物中的蛛形綱,牠們比昆蟲早一步在陸地上建立生活基盤,但不知何種原因,後來竟不如昆蟲繁榮。蛛形綱中還算繁榮成功的是以昆蟲為食的蜘蛛類,和以其他動物為寄主或植食性的蟎蜱,各約有4萬及5萬種,但和既知種類數近200萬種的昆蟲相比,還是差一大截。
    留在水域生活的螃蟹、蝦子等甲殼類,雖然是底棲性,但也有像海蚤等成為浮游生物的,或是附著於岩礁或寄生在魚體,生活方式相當多樣的,甚至有鼠婦、犰狳蟲等登陸生活的少數甲殼類。
    節肢動物中的多腳類,如蜈蚣、馬陸、蚰蜒等,牠們的主要特徵是每一個體節有1對腳。雖然馬陸看起來每一個體節有2對腳,而有「倍腳類」之稱,其實第五節以後的兩個體節合成一節。多腳類早在石炭紀以前就開始在陸上生活,曾出現體長1.5公尺的巨大蜈蚣的化石。雖然多腳類以多腳而有名,但牠們更重要的特徵是頭部的附屬肢演化為大顎和1對觸角。甲殼類則具有顎、顎腳和觸角各2對;蛛形綱沒有觸角,但有呈剪刀狀的腳(鋏角)。從這點來看,多腳類是昆蟲最近的親戚。


    昆蟲是如何演化的?
    昆蟲的英文是insect,由in(有)和sect(分割、切開)組成,表示昆蟲是身體有分節的動物。其實身體分節並非昆蟲獨有的特徵,屬於環形動物的蚯蚓也有明顯的體節。不但如此,在寒武紀初期繁榮一時、現已絕跡的三葉蟲,也有分節的身體。由此可知身體分節的歷史相當悠久,而且這是對牠們生活極有利的構造,就像100公尺長的車輛只能直走,若是分成幾個車廂,還能走些彎路。
    與三葉蟲大約同時、也在海域中生活的是有爪類的祖先,牠們發展出以氣管呼吸的功能,得以脫離水域生活,成為真正的有爪類,現在我們看到的馬陸、蜈蚣,便是從有爪類演化而來。雖然馬陸、蜈蚣每一體節各有2對或1對腳,但牠們在幼生期的體節、腳數都不多,甚至孵化時與昆蟲一樣有3對腳。這種隨著蛻皮增加體節及腳的發育叫做「增節變態」。被認為最原始型的昆蟲─原尾蟲,就是以這種方式發育的。
    有些專家認為部分馬陸、蜈蚣在發育初期發生突變,導致外部形態改變,腳數停止增加,但內部構造並未受到突變的影響,仍繼續發育,進入具備繁殖能力的成熟期。有人更據此主張,昆蟲是馬陸、蜈蚣在維持幼生期特徵的過程中演化出的一群動物。


    什麼是活化石昆蟲?
    自從在地球上出現以來,幾乎維持同樣的形態和構造,甚至生活方式也始終如一的昆蟲,叫做「活化石昆蟲」,像蟑螂、蛩蠊、昔蜻蜓等都是出了名的代表性種類。
    蟑螂體型扁平,呈黑色至褐色,身體油亮,不擅長飛行,善於疾走,具雜食性等,這些都是很適合在石炭紀密林林床生活的特性,因此那時期的蟑螂和現在我們看到的蟑螂差別不大,不論身體構造或生活方式,都極為相似。
    在2億年前左右出現的昔蜻蜓,只分布於日本和喜瑪拉雅山麓,是河蟌和蜻蜓的中間型。牠的複眼、飛翔方式、連結交尾方式、稚蟲(若蟲)短胖的身材,都和蜻蜓很像。但昔蜻蜓與河蟌類也有不少共通之處,例如前後翅膀大致大小相同且同型,多生活在河畔,不直接曬太陽,稚蟲有尾鰓等。
    至於昆蟲以外的活化石動物,則有鱟魚、鸚鵡螺、腔棘魚、大山椒魚、鴨嘴獸等。


    世界上有多少種昆蟲?
    這是很難回答的問題,有人說已知的昆蟲超過100萬種,有人說接近200萬種,更有人認為已迫近300萬,而最保守的估計也有70萬種。沒有人能夠提出正確的答案,因為新種仍陸續被發現,據估計每年約增加5000至6000種。另一方面,依照現有標本詳細檢查,有時會發現過去被視為不同種類的昆蟲,其實是同一種類而併成一種,因此昆蟲的種類數每年都有一些變動。
    一般將昆蟲分為32個目,其中有翅昆蟲佔了極大部分,而且完全變態類昆蟲(從幼蟲長大為成蟲前要經過蛹期)的種類數遠多於不完全變態類(從相當於幼蟲的若蟲直接變為成蟲)。已知種類數最多的目為鞘翅目(甲蟲類),約有60萬種;鱗翅目(蝶、蛾類)居次,約有30萬種;其次為雙翅目25萬種、膜翅目23萬種、半翅目15萬種、直翅目3萬種。種類數最少的是不到50種的蛩蠊目、螳脩目、絕翅目,這三目的昆蟲並未分布於台灣。
    從1970年代開始的熱帶雨林樹冠部生物相調查可知,雨林裡有難以計數從未被記錄過的昆蟲;在中美洲所採得的甲蟲當中,6成以上都是未曾被記錄的新種。從昆蟲的食性、棲所偏好性等作整體考量,專家估計昆蟲的種類數應該超過1000萬種,甚至有人大膽提出7000至8000萬種的預估值。


    世界最大的昆蟲有多大?
    現存昆蟲中體型最大的,是分布於非洲中部的葛雷斯花金龜雄蟲,體長從頭角尖端至腹端算起長達12公分,體重為70至100公克,約有小孩子的拳頭大。
    若只就體長來看,此項冠軍應是產於馬來西亞的亞甘那竹節蟲,牠有45公分的體長。甲蟲中的體長冠軍則是分布於中南美洲的大力士獨角仙,體長可達17至18公分,其中的7至8公分是頭角。若是觸角也算進去的話,分布於新幾內亞的華萊士白條天牛體長達26至27公分,其中觸角就佔了20公分。
    若以翅膀展開時的長度來看,產於澳洲的大力士天蠶蛾,雌蛾展開翅膀時,兩枚翅膀頂端的距離(即翅開展)長達20公分。
    但這些現存的昆蟲巨無霸,和已絕跡的巨蜻蜓比起來,還是小巫見大巫。巨蜻蜓是石炭紀至二疊紀時期(3億至2億5000萬年前)活動於羊齒、裸子植物密林裡的一群昆蟲,屬於原蜻蜓目,翅開展達60至70公分。至今已知十餘種古蜻蜓目昆蟲,其中最大型的是莫氏巨蜻蜓,翅開展超過70公分。對照台灣目前看得到的最大型蜻蜓無霸勾蜓,翅開展為13公分,就知道莫氏巨蜻蜓有多麼巨大了。


    世界最小的昆蟲有多小?
    根據『世界金氏紀錄』,世界上最小型的昆蟲是纓毛蕈蟲科的一種甲蟲,以及纓小蜂科的一種卵寄生蜂,牠們約只有0.2 mm的體長。其實還有比這兩種更小的昆蟲。
    在1923年發現的一種薊馬卵寄生蜂雌蜂只有0.18 mm的體長,但這個紀錄有可能被打破。因為寄生於寄主體內的寄生蜂,牠的身體一定比寄主小,若是在寄生蜂的卵上發現另一種寄生蜂,即所謂的次級寄生者,牠的身體必定比當寄主的卵更小。雖然昆蟲的種類數已突破百萬大關,但多數專家認為今日所發現的種類不過是冰山之一角,在未知的昆蟲中應該包括許多超小型的昆蟲才對。
    談論最小的昆蟲有多小,不只是有趣的題材,還具有嚴肅的意義。因為身體愈小,形成蟲體的細胞數愈少,此時一個細胞要兼備數種功能,就像一個小公司,一人身兼數職一般。到底昆蟲的體細胞至少要兼備多少種功能,才能維持一隻昆蟲正常的生活?若能深入探討最小型昆蟲的身體構造及生理機制,勢必對生物工程學的發展有很大的助益。


    昆蟲有沒有骨骼?
    昆蟲有骨骼,但牠們的骨骼和人類的很不一樣。
    包括人在內的脊椎動物,骨頭都是長在身體裡面,再以皮膚包住,叫做內骨骼。昆蟲的骨骼則是長在身體外面相當於我們皮膚之處,因而叫做外骨骼,昆蟲的消化、神經、循環系統,以及相當於我們內臟的各個器官,包括肌肉,都在外骨骼裡面,受到外骨骼的保護。另外,外骨骼還提供肌肉的附著點,使昆蟲能表現出各種敏捷的動作。外骨骼的主要成分是幾丁質。
    外骨骼還能抑制體內水分的蒸散,防止病原菌侵入。分布在蘭嶼的球背象鼻蟲,外骨骼特別發達堅硬,鳥類啄食牠後無法消化,因此鳥類看到球背象鼻蟲根本不想吃牠。


    昆蟲的觸角有什麼用途?
    昆蟲的頭上有一對觸角,有長有短,最長的應是分布於新幾內亞的華萊士白條天牛,體長約8公分,卻具有長達20公分的觸角;分布在台灣的蓬萊狹胸白天牛,體長僅3至3.5公分,觸角竟有10公分長。相較之下,蟬、蜻蜓的觸角就短小得像根毛。昆蟲的觸角不但長短不一,形狀的變化也多,有像蝴蝶的球桿狀,蝗蟲的短桿狀,蟋蟀、螽蟴的長絲狀,金龜子的鰓葉狀,螞蟻的彎曲膝狀,家蠶雄蛾的羽毛狀、長花蚤的櫛齒狀等。
    這些觸角可不是裝飾品,而是具有多重功能的器官。例如華萊士白條天牛雄蟲相遇時,會互相較量誰的觸角長,觸角長通常表示體型大、力氣也大。觸角短的在觸角長的示威下,會知難而退。蟑螂在休息時會像我們手拉手似的,互相接觸絲狀觸角的末端,來確認同伴的存在,但觸角最主要的功能還是在感覺,觸角上有味覺、嗅覺、觸覺等多種感覺器,用於尋偶、取食,雄蚊觸角的環節上甚至還有輪生的毛,作為牠的聽覺器,用來尋偶。
    昆蟲的觸角之所以有這麼多功能,和昆蟲體型小有關。動物的體細胞的大小不受身體大小的影響,大致在直徑10μ(0.01 mm),體型嬌小的昆蟲因為細胞數不多,一個細胞或器官必須兼負數種功能,這種現象也發生於觸角。觸角的功能不容輕忽,昆蟲的神經細胞只有10至20萬個,是人類的百萬分之一,昆蟲把98%的神經細胞都用在感覺上,這就是昆蟲能夠表現出多種優異反應的原因之一。而人類用於感覺的神經細胞只有千分之一而已,其他都用於思考、記憶。


    昆蟲為什麼有複眼?
    昆蟲的眼睛分為單眼和複眼,單眼主要用來感覺光線的強弱,但無法看清楚東西,因此昆蟲還具備構造較複雜的複眼。
    不妨捉一隻蜻蜓來觀察牠的頭部。牠的頭部主要被一對大眼睛(複眼)所佔據。用顯微鏡觀察後,可以發現一個複眼上有兩萬多個六角形,而每一個六角形都是可以看到東西的小眼睛(小眼)。這由上萬個小眼睛集聚成的複眼,就是昆蟲主要的視覺器官。小眼雖然小,視野不寬,但數目一多,每個小眼所看到的部分合起來可以拼湊成一個完整的物體影像。
    但複眼也有缺點,從複眼的構造分析,它應是近視眼,只看得清楚距離近的物體,1公尺以外的物體就看得模糊。這就是為什麼當我們慢慢接近蜻蜓,到了離牠數十公分時,牠才忽然驚覺,趕緊飛走。此外,在雨天、陰天或陰暗的地區,複眼的功能也會降低,天候欠佳時很少看見昆蟲飛翔,或是昆蟲行動變得遲緩,這也是原因之一。


    昆蟲的單眼有什麼功能?
    觀察一隻蝗蟲或蟬的頭部,可以發現頭上一對複眼之間有3個亮亮的小點,那就是單眼。它的構造和複眼完全不同。複眼是由許多小眼組成的,單眼上只有1個小眼面,構造較簡單,單眼的名字就是這樣來的。
    雖然不少昆蟲有3個單眼,但只有2個或1個、甚至沒有單眼的昆蟲也不少。一些只能在地上,甚至土中活動的原始型昆蟲,由於不必看清楚周圍的情形,沒有複眼,頂多有幾個分散存在的小眼(聚眼),或是只具備單眼來判別晝夜。椿象中有一群叫做盲椿象,牠們有完整的複眼可以看東西,但因為沒有單眼,而被取上「盲」椿象的名字。
    單眼沒有看清楚物體的功能,但能辨別光線的存在。不少昆蟲有晝出夜伏等規律的作息,就是依賴單眼來感受光線的存在。


    有沒有瞎子昆蟲?
    有的。一些生活在地中、洞穴等光線照不到的昆蟲,由於完全不需要看東西,牠們的複眼已退化,有些則是在複眼上只有幾個小眼,甚至有複眼完全消失變成瞎子的昆蟲。例如生活在洞穴中的一些矮步行蟲往往是瞎子,雖然沒有眼睛,牠們的生活卻不受影響,因為這些步行蟲身上有不少的長毛,牠們以這些長毛為觸覺器,就像我們在黑暗中伸出兩隻手觸摸那樣慢慢地走。但牠們的長毛比我們的手靈敏許多,利用昆蟲感受不到的紅外線觀察牠們時,可以發現牠們能在凹凸不平的岩石上或石縫間敏捷地走動,完全不像是個瞎子。
    其實不只是步行蟲,在洞穴裡生活的一些隱翅蟲、埋葬蟲,甚至魚、蠑螈等不少動物,眼睛多已退化,變成瞎子。在洞穴中生活的甲蟲,複眼退化的程度依種類而異。複眼愈退化的種類,牠的後翅也愈加退化,可見飛翔時複眼還是扮演很重要的角色。


    昆蟲的口器有哪幾種?
    昆蟲的食物從花粉、花蜜、樹汁、草液到腐質土、糞便、血液、皮膚、羽毛等,無所不包。昆蟲有純植食性的,有肉食性的,有專吃腐肉的腐食性的,也有雜食性的。隨著食性的不同,昆蟲的口器也有所變化,大致可以分為咀嚼式與刺吸式兩種基本型,前者如蝗蟲的口器,有一對大顎用來切碎食物;後者如蚊子的針狀口器,可以穿刺動、植物的組織。
    常見的昆蟲口器有以下幾種:
    1.咀嚼式:這是最常見也是最基本的口器形式,由上唇、下唇、一對大顎及小顎所組成,就像我們的嘴巴那樣咀嚼食物。蠶寶寶、毛毛蟲、蝗蟲、螳螂、蟑螂、螞蟻等都屬於此型。
    2.刺吸式:針狀的口器適於穿刺植物的組織或動物的皮膚,以吸取汁液。蚊子、跳蚤、蟬、蚜蟲、介殼蟲、椿象等都屬於此型。
    3.虹吸式:口吻由一對小顎的外瓣延長嵌合而成,不用時捲起,以蝶蛾類為代表。
    4.舐吮式:先用唾液溶解食物,再舐吮,如家蠅。平時部分口器縮入頭內,取食時將身體壓縮,使體液充溢於吻部,以利伸出。
    5.咀吸式:兼具咀嚼與吸收的功能,如蜜蜂的口器,用上唇及大顎切割與搬運物體,建築巢室,以下唇及小顎吸收花蜜、花粉。


    昆蟲如何利用6隻腳走路?
    昆蟲的特徵之一是有三對,即6隻腳,因此昆蟲綱曾被稱為「六足綱」,雖然螳螂、螻蛄等前腳特化的昆蟲,多用中、後腳走路,但大多數昆蟲還是利用6隻腳走路。
    地上的物體要不靠外力穩定地靜止,至少要有3個支持點,但重心若不在這三點內,還是會倒下去。當重心在這三點內,此時的三角形叫做支持三角形。人用兩隻腳走路時,重心放在著地的腳底,因此隨時可以停下來,不會跌倒,但不適於快速步行,要快走時必需利用身體運動的慣性,或向前後搖擺手腕,如此重心不一定在支持三角形內,但仍能維持身體的平衡,並快速移動。昆蟲利用6隻腳反覆移動3個支持點而步行,也就是隨時把重心放在支持三角形內,此時基本上依右後→右中→右前→左後→左中→左前→右後的順序向前踏出。步行時舉起左邊或右邊的前、後腳與另一邊的中腳,讓未舉起的三隻腳形成支持三角形,維持身體的平衡,不向任何一個方向傾倒。
    雖然兩腳步行法不適合快速移動,但蟑螂、竹節蟲等重心較低的昆蟲,由於重心點的回轉及慣性力的影響較小,還是能利用此步法迅速地爬行。在凹凸不平的平面,如葉片、樹幹、枝條上採用4點甚至5點支持的步法,比3點支持更能保持身體的平衡。
    腳的功能主要是步行或疾跑,但有些昆蟲因為腳還有其他功能,而具有外形特殊的腳。


    哪種昆蟲最會跳?
    若不考慮身體的大小,昆蟲的跳躍冠軍是飛蝗,一跳可達75公分之遠,飛蝗的若蟲也可以跳50公分;亞軍為蟋蟀,一跳可達60公分。相較之下,我們印象中很會跳且以「跳」為名的跳蚤,反而遜色不少,只跳30公分。
    但若考慮體長的因素,飛蝗的冠軍就不保。飛蝗有5至6公分的體長,只能跳出自己體長十幾倍的距離;跳蚤中較大型的人蚤體長約2 mm,一跳可達自己體長的近200倍距離,相當於身高170公分的人跳450公尺。因此說跳蚤是最會跳的昆蟲其實也沒錯。
    在近2000種跳蚤中,以媒介鼠疫而惡名昭彰的印度鼠蚤,比人蚤略小,雖然只跳9公分,但一小時可跳600次,也有連續跳動72次的紀錄,稱得上是耐跳冠軍。
    跳蚤之所以善跳,主要是腳部有一種富有彈性的蛋白質,叫做節肢彈性蛋白,它的分子排列方式如橡皮,當它拉長後被放開時,可釋放出97%的熱量用於彈跳;即使拉長3倍,過幾個月後放開,還會恢復原來的長度。


    昆蟲的翅膀有什麼功能?
    昆蟲獲得翅膀,將生活空間擴大到空中,大約在4億5000萬年前的石炭紀初期。在這之前昆蟲都在地表上活動,一些祖先型兩棲類也在陸上活動,以昆蟲為食。自從昆蟲有了由胸部背板特化而成的翅膀以後,牠們可以飛到空中,逃離地上捕食者的魔掌。由於有翅昆蟲的勁敵─鳥類,要到2億多年後的中生代侏儸紀才出現,所以在這段時期有翅昆蟲可以在空中稱霸,擴大牠們的生活範圍。
    對生命史短、發育迅速的昆蟲來說,快速移動是很重要的,不只能夠找到更好的生活場所,也可以節省時間,省下體力。以取食樹葉的昆蟲為例,當牠吃光一根枝條上的葉片後,必須爬行到枝條分叉處,然後再往上爬,才有新葉子可吃,但有了翅膀後,只要振翅一飛,就可以輕鬆到達新的食物供應處。昆蟲能成為當今最繁榮、分布範圍最廣的動物,翅膀居功厥偉。


    昆蟲都有翅膀嗎?
    有些昆蟲沒有翅膀,牠們可以分成以下三類:1.先天性無翅,2.後天性無翅,3.因為生活環境而無翅。
    先天性無翅的昆蟲在分類學上屬於無翅亞綱,例如彈尾蟲、石蛃等原始型昆蟲,牠們出現在蜻蜓、蜉蝣等最早的有翅昆蟲現身之前,是我們比較陌生的種類。我們較常看到的無翅昆蟲是棲身在舊書、舊衣中的衣魚。
    後天性無翅的種類有跳蚤、蝨子等,牠們大多在鳥類、哺乳類動物上寄生、吸血,翅膀已沒有用處,但牠們在卵中的胚胎期仍具有該變成翅膀的部位,只是此部位在孵化前消失了。
    因為生活環境而變成無翅昆蟲的,除了生活在洞穴的一些矮步行蟲外,可以蚜蟲為代表。我們在植物上看到的通常都是無翅的蚜蟲,牠們把口針插在植物體上專心吸汁,並且在此繁殖、定居,生下來的後代也沒有翅膀,但當後代增加太多,生活空間變得擁擠,或是植物太老或太弱,不適宜再吸汁時,會出現一些有翅的蚜蟲乘風飛走,尋找新的生活場所。
    白蟻、螞蟻可以說是屬於第2類與第3類。我們常看到的螞蟻,以及在巢中專心產卵的女王蟻是後天性失去翅膀,但在創建新巢時,會出現有翅膀的雌蟻和雄蟻,起飛交尾,潛土,建立牠們的新家園。
    另外在竹節蟲、蟑螂、蠼螋中,也可以發現不少無翅的種類,牠們都是屬於後天性無翅;如避債蛾的雄蟲雖然有翅膀,但雌蟲沒有翅膀,雌蟲在蟲包裡等候雄蟲前來交尾,此後也在蟲包中產卵。


    昆蟲一秒鐘可以拍翅幾次?
    昆蟲的拍翅次數依照種類及當時的情形而有不小的變化。一般來說,愈小型的昆蟲,牠的拍翅次數愈多。例如紋白蝶1秒鐘拍翅約10次、無霸勾蜓40次、家蠅100至150次、蜜蜂200次、蚊500次以上,糠蚊超過1000次。對照鳥類中體型最小、常以空中滯飛的姿勢吸食花蜜的蜂鳥是1秒鐘50次,就知道昆蟲的拍翅動作有多麼迅速。
    但有些昆蟲幾乎不拍翅就飛翔,如青斑蝶。根據調查,青斑蝶從日本飛到台灣,或從台灣飛到日本,其間雖長達2000公里,但牠們只在起飛之初拍翅幾下,升高後就展開翅膀,利用季節風滑翔至目的地。雖然在高空中要再次觀察牠們幾乎不可能,但在室內送風讓青斑蝶飛翔的試驗已證實這一點。此外,在大晴天我們也可以看到一些蝴蝶不拍翅而滑翔的畫面。


    昆蟲可以飛多快?
    以時速來看,蒼蠅飛8公里、鳳蝶19公里,胡蜂(虎頭蜂)及蜜蜂20公里、天蛾40公里,無霸勾蜓追趕獵物或緊急逃避害敵時還會飆出100公里以上的瞬間時速。
    乍看這些數值好像沒什麼,但對照這些昆蟲的體長,就知道牠們的飛行距離有多驚人了。例如體長約1公分的蜜蜂,一小時的飛行距離竟是體長的200萬倍呢!


    昆蟲可以飛多遠?
    許多昆蟲具備翅膀,其中包括不會飛的。像常在我們屋子走動的美洲蜚蠊,拍動翅膀只能飛個幾公尺;比牠小一點的德國蜚蠊更不常飛翔,受到驚嚇時都是用6隻腳快跑。
    昆蟲中的飛翔能手其實不少,在台灣相當常見的青斑蝶就是其中之一,牠可以飛往日本或從日本飛到台灣,飛行距離超過2000公里。分布在美國的大樺斑蝶(帝王蝶),更是以長距離遷移而有名,一到春天便從越冬地的墨西哥出發,飛到阿拉斯加南部,到了冬天再返回越冬地,光是單程就長達5000至6000公里,而且牠還有從北美飛越大西洋到達歐洲、北非的紀錄。沙漠蝗也曾從非洲飛越大西洋,到達加勒比海地區。
    但更讓人驚訝的是,水稻害蟲褐飛蝨與白背飛蝨的飛翔能力,牠們體長不到2 mm,每年到了春末夏初,都會乘著氣流從熱帶地域橫越海洋飛到溫帶地域,雖然牠們不是一口氣飛完全程,但一次飛個數百公里是無庸置疑的。
    曾經有研究人員在航行於東海的船上設置捕蟲網,共採集到65 種蝶蛾類、26 種飛蝨等半翅目、25種蠅類等共 127 種昆蟲,可見具有越洋飛翔能力的昆蟲還真是不少。


    昆蟲有沒有腦?
    昆蟲有腦,但是它很小,而且構造簡單。人類的大腦約是體重的五十分之一,昆蟲的腦重量雖依種類而有很大的差異,但大致只有體重的四百分之一至二百分之一。由於昆蟲的腦在食道的上方,在昆蟲學上常以「食道上神經節」來稱呼它。
    對脊椎動物而言,腦是一切感覺、神經系統的中樞,因此有「腦死可代表死亡」的說法,但昆蟲的神經系統與脊椎動物大為不同,以腦為起點,從此延伸出一條較粗的神經索,神經索在每一個體節上有個由神經細胞聚會而成的神經節,從此分出許多司管該體節知覺運動的末梢神經。在頭部的腦和每個體節神經節之間,有類似中央政府與地方政府般的聯繫,生活上的大原則由腦決定,但之後發生的事由各體節的神經節自行應變。這種神經系叫做「分散腦」或「並列腦」。
    捉一隻蟑螂把牠的頭砍掉,讓無頭蟑螂伸腳到通電的食鹽水中,牠會把腳縮回去,經過半個小時的反覆電擊後,牠不再把腳伸到食鹽水中。這表示牠雖然已經沒有腦,但胸部的神經節還能發出躲避電擊的指令。不過牠因為沒有頭,不能取食,兩、三天後就會餓死。


    昆蟲有沒有心臟?
    昆蟲有相當於人的心臟的器官。我們的心臟呈塊狀,分成左、右心房和心室四個部分,並具備動、靜脈的出入口。昆蟲的心臟則是一條管子,位在體腔上方靠近背部,因此又稱為「背管」。
    背管側面有數個讓血液(體液)進入的開口,從這裡及背管後端開口進入的血液,隨著背管旁肌肉的搏動往前流動,從背管前方開口流進體腔,再由側面或體腔後端流回背管。雖然血液的流速依溫度及昆蟲的種類而異,同一種昆蟲又依生長期而異,但流速大約是每分鐘3公分。換句話說,昆蟲的循環系統裡沒有血管,體腔裡隨時充滿血液,看來像是嚴重的內出血,這種血液不在血管而直接流動於體腔的循環系統,叫做「開放型循環系」。至於如我們人類血液流動在血管裡的循環系統,叫做「閉鎖型循環系」。
    由於背管是管狀體,位在腹部後半端,較粗,並有數對搏動背管用的肌肉,因此有些人特別把這部分叫做心臟,而把前半部較細、沒有搏動背管旁肌肉的部分叫做動脈。


    昆蟲有沒有血液?
    昆蟲有血液,但血液中沒有紅血球,不呈紅色。雖然以下的作法有些殘忍,但為了觀察,只好如此做:捉一隻蠶寶寶或毛毛蟲來,輕輕地剪掉牠的腳,此時會滴出淡黃、淡綠或無色的液體(依種類而不同),那就是昆蟲的血液,由於它不是紅色,也被稱為「體液」,另有「血淋巴」的專有名詞。
    昆蟲的血液從背管開始流經體腔、腳、翅膀等構造,再回到背管。體腔因為充滿血液,所以又稱為血體腔。血液在血體腔流動循環,最後再由心管縫回到心臟。
    我們都知道人體的血液有三大功能:1.利用紅血球把氧氣送到身體各個部位,並帶出二氧化碳;2.藉由白血球的食菌、包圍作用對付包括病原菌等的外來異物,來保衛身體;3.利用血液的循環作用,把各種營養物及荷爾蒙等送到身體各個部位。然而昆蟲的血液裡缺乏紅血球,不能進行交換氣體的工作,氧氣與二氧化碳的交換直接由氣管系進行。此外,牠的血液中含有7至8種相當於人類白血球的血球,它們不但能抵抗病原菌,也可以圍住並殺死產在昆蟲體內的寄生蜂的卵。
    昆蟲的血液裡也含有蛋白質、醣類、無機鹽類等營養成分,以及昆蟲特有的荷爾蒙,它們順著血液的循環分布到身體各個部位,並將在此出現的代謝物運送到排泄器官─馬氏管,使昆蟲正常發育。
    值得一提的是搖蚊的幼蟲,牠的血液中含有血紅素,因此連身體也呈紅色,而有「紅蟲」或「紅蚯蚓」之名,也就是我們養熱帶魚時餵飼的那種紅色小小的蚯蚓。


    昆蟲如何呼吸?
    我們從鼻子吸進空氣,在肺臟把氧氣交給血液中的紅血球,並以呼氣排出從紅血球得到的二氧化碳,此時只以兩個鼻孔為空氣的出入口,就能完成氧氣和二氧化碳的交換,可說是高效率的呼吸方法。身體嬌小的昆蟲雖然沒有肺,但有一套很特別的氣管呼吸系統。昆蟲的祖先最早生活在水中,以類似鰓的器官呼吸,至4億多年前開始登陸,為了適應陸地上的生活,牠們發展了氣管呼吸系統。
    用放大鏡觀察一隻昆蟲,在牠的每一體節側面可以發現一個黑點,那就是氣管的開口─氣門,相當於我們的鼻孔。氣管從氣門向體內延伸,經過數次的分枝,最後變成直徑0.2μ的毛細氣管。昆蟲利用氣管系把氧氣直接送到身體各個部位,將二氧化碳排出體外。
    我們在河流、池塘看到的一些水棲昆蟲,多半也都利用氣管呼吸,如蚊子的幼蟲(孑孓)或田鼈、紅娘華等,在腹部末端都具有一支管,可以伸出水面吸取空氣,之後再把空氣送到腹部的氣管系。
    蜻蜓、蜉蝣稚蟲(幼蟲)則是以氣管鰓、直腸鰓呼吸,它們的形狀有點像魚類、螃蟹的鰓,但裡面沒有血管,而是氣管。龍蝨有時會讓腹端浮出水面,將取得的空氣放在翅膀下,潛水時再利用腹部的氣門取得翅膀下的空氣而呼吸。至今所知的水棲昆蟲大約只有4000至5000種,和整個昆蟲界將近200萬種的多數相比,牠們稱得上是少數中的少數。

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