昆虫为何能在生存竞争中脱颖而出？

发布时间：2016-12-30 08:27 来源:豫都网我来说说我要投稿

[摘要]本文由公众号 “ 把科学带回家 ” 提供给孩子最好的科学教育作者 NICHOLAS GERBIS 翻译宋慧童昆虫有令人惊叹的生存诀窍以及强大的生存能力。就拿蟑螂来说，实验显示，它们可以忍受长达一个月的广岛级别的辐射，甚至掉了脑袋还能存活一段时间。蟑螂...

　　本文由公众号 “把科学带回家” 提供

　　给孩子最好的科学教育

　　作者 NICHOLAS GERBIS

　　翻译宋慧童

　　昆虫有令人惊叹的生存诀窍以及强大的生存能力。就拿蟑螂来说，实验显示，它们可以忍受长达一个月的广岛级别的辐射，甚至掉了脑袋还能存活一段时间。

　　蟑螂是超强生存力的典型代表。从陆地生命出现以来，昆虫已成为自然界伟大的探索家和殖民者。昆虫适应力强，而且数量众多，几乎所有的陆地环境都有昆虫生存。

　　下面我们为大家细数昆虫为何能够繁荣昌盛的原因：

　　千变万化

　　如果想活下来，多样性可以帮上忙。别挑食、适应环境，并且不要把所有的卵都产在同样的生态环境中，这是昆虫的诀窍。无论在遗传还是在身体构造方面，昆虫都是多样性的大师。

　　在所有已知动物种类中，昆虫占比将近73%，几乎占所有陆生动物种类的85%。到目前为止，我们已发现和命名的昆虫大约有90万种。据专家估计，真实的数字可能会更高，约为200万~3000万。

　　昆虫广泛的身体和社会特性及显著的适应性让它们可以扩展到几乎每一个开放的生态位。同时，这也部分解释了为什么昆虫可以在大规模的灭绝中存活下来。

　　悠久的进化史

　　驱使昆虫进化到今天的种类的因素，在遥远的过去也造就了大规模的多样性。这些因素包括突变、自然选择、迁徙、隔离和随机遗传漂变。然而，新的进化枝或物种的增加（比如蜜蜂或甲虫）则需要更长的进化时间。

两只蚂蚁和一只蠹虫

　　昆虫出现在至少4.5~5亿年前，它们的祖先由甲壳类动物进化而来，最早的昆虫非常类似现代的蠹虫。昆虫历史上一个重要的繁荣时期出现在大约3亿年前，产生了草蜢和蟑螂。在约2亿年前，像苍蝇、胡蜂和甲虫等昆虫也出现了。

　　超强的繁殖力和巨大的种群

　　现在世界人口是多少呢？大约74亿了。听起来很大，但这跟昆虫数量相比就微不足道了。因为昆虫的数量大约为1000亿亿。美国的人口约为3.2亿，而一英亩（约4000平方米）的土地中就有同样数量的昆虫。

　　对于高死亡率的昆虫，繁殖力即生存力。同时，大量的“新生儿”也加快了物种进化。比如，昆虫会发展出抗药性。除此之外，种群数量的增长也会推动昆虫向四处扩散。当然，它们也在内部面临着激烈的竞争，一些昆虫会通过社会性解决这个问题。

　　小昆虫，大社会

　　从进化的角度来说，昆虫是社会结构的先驱。总的来看，它们的生态影响远胜于任何其他动物。例如南美的切叶蚁，它们切下的叶子比南美洲大陆上的所有植食性哺乳动物摄食的植物还多。

　　社会性有四个关键特征：共享同一个巢穴；共同协作养育幼虫；不育或低产职虫（如工蚁、工蜂等）和负责繁殖的个体的分工；世代交叠、并肩生活。很多昆虫种类中有以上特性中的一个、两个甚至三个，但很少拥有全部的特性。它们包括所有的白蚁目、蚂蚁目、600种蜂以及700种胡蜂。

　　当然，社会结构也会带来风险。传染性疾病和有特异性的寄生虫会造成更多的损害，种群内部的昆虫也必须相互竞争资源。但考虑到数量庞大的熟练的劳动力以及觅食和防御措施的建立带来的好处，巨大的社会群体的优势更加明显。

　　互利共生

昆虫给植物授粉就是典型的互利共生行为

　　这只加利福尼亚的丝兰蛾在丝兰花的子房前产卵，对其进行授粉。植物间依赖于昆虫授粉的关系就是共生关系的典型例子。

　　让自己活下去的方法还有一种，就是把自己的命运紧紧地绑在其他物种的身上，一起同生共死，这就是“共生关系”。在自然界中，虽然共生关系也会蒙受风险，但对于昆虫来说，由此带来的食物来源和住所的保障也会产生一定的利益。共生有很多种形式，最极端的一种就是共同进化。

　　虫大十八变

一只蝴蝶破蛹而出

　　身体经历翻天覆地的变化听起来可能很可怕，但却能够为昆虫的生存带来好处。

　　许多昆虫会经历“变态”的过程。原始的昆虫的几个身体部位（如性器官中）会经历局部的变形，这叫做“不完全变态”，幼虫和成虫有一些相似之处。高级的昆虫会经历“完全变态”的过程，在不同时期展现出不同形态。在幼虫期，它们身体的形态用来配合摄食，之后采取一种不活跃的过渡形态，也就是蛹。破蛹而出后，它们成为成虫，进行传播和生育。

　　完全变态意味着幼虫会面临不同的捕食者，同时它们也不会和成虫竞争食物。这是扩大存活胜算的有效方法。这样的昆虫占了所有昆虫的86%。

　　它们还有翅膀！

　　间，就发展长出了翅膀。而1亿年以后，才出现第一只会飞的爬行动物。昆虫飞行先驱比较接近的现代的蜉蝣和蜻蜓，而远古的蜻蜓翼展可达60~70厘米！

　　飞行让昆虫向更多区域扩张，也可以帮它们迁徙、逃脱捕食者、到达偏僻的食物资源。一些昆虫拥有可折叠的翅膀，可以方便地挤到巢穴或地下道那样狭小的空间中。

　　昆虫是仅有的会飞的无脊椎动物。它们在飞行中所展现的速度、灵活性、携带的沉重负载以及奇怪的飞行结构都不断地激发着物理学家和航空工程师们的研究热情。

　　在飞行时，昆虫获得单位升力所用的能量同鸟和蝙蝠的一样多，但昆虫在能量的转化上强于后者。由于昆虫的身体灵活且有弹性，它们储存并释放能量的效率非常惊人。当然，这还和它们的甲壳部分相关。

　　全身盔甲

Harley 是进化生物学家，他正在欣赏世界上最大的蟑螂“Keith Richards”

　　与我们不同，昆虫的身体是甲壳（即外骨骼）支撑的。甲壳主要由几丁质组成，这种物质的形式既有柔软的也有坚硬的。它不仅可以保护昆虫免受损害或抵御干燥，可以容纳包括呼吸孔等感觉器官，还可以像我们的骨骼一样提供肌肉附加的空间。

　　和大多数的适应性特征一样，甲壳也有缺点。当昆虫成长时，甲壳大小不变，所以需要有摆脱它的过程，称为蜕皮。在蜕皮后，昆虫在新的甲壳形成之前是有危险的。甲壳也会限制昆虫可以生长的大小。最后，更多肌肉的需要超过了可用的附着区域，但正因为如此，小身材的也有生存的价值。

　　小小世界

世界上最重的昆虫，巨沙螽