书城科普读物探究式科普丛书-生物界中数量最多的动物:昆虫
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第3章 源远流长——昆虫的起源与分类(1)

第一节昆虫的起源

1.昆虫是怎样进化而来的

科学研究表明,昆虫起源于石炭纪。迄今为止,人类发现的最古老的昆虫化石可以追溯到距今3.6亿年前的泥盆纪。到了石炭纪,就有蟑螂的始祖以及翅展达76厘米的类似蜻蜓的昆虫出现。到了二叠纪,也就是2.7亿年以前,当动作迟缓的爬行类动物霸占地面的时候,昆虫则在空中称王称霸。这个时候,早期的蝗虫、原始的蜉蝣已经出现。

在侏罗纪时代,恐龙统治着整个世界。从1.8亿年以前的侏罗纪进入白垩纪时,像木兰那样的显花植物开始出现,有了花蜜和花粉,昆虫进入了繁荣昌盛的时期。

昆虫是地球上最多的动物族群,根据最新的科学研究成果,全世界昆虫的种类约占地球所有生物物种的一半,也许要超过1000万种。而脊椎动物不过有1万多种而已。3亿多年前,原始形式的昆虫的翅膀仍未形成,它们全部生活在地上。今天我们所见到的弹尾虫及衣鱼堪称昆虫的“老祖宗”,它们的亲系因为不敌岁月的洪流而早已灭绝,幸存者则一直过着半寄生的生活。由于这类昆虫的外骨骼系统仍未完善,柔软的身体很难以化石的形式遗存下来,所以古生代的无翅亚纲昆虫的大概情形是很难以化石的形式来考证的。

大概1亿年前,木兰纲植物出现,昆虫与植物建立了互利的共生关系。为获取植物的花蜜及花粉,昆虫的翅膀渐渐形成,昆虫成为首个地球上的动物种群。由于有飞行的能力,昆虫在觅食的过程中间接协助了植物授粉,有效地促使开花植物的繁衍及进化,大量的新植物不断形成。昆虫也因获得充足的食物而同时不断发展,到了中生代昆虫与植物两者同时十分繁盛。昆虫与植物的合作,直接推动了陆生生物进化,最后摆脱软体动物及其他节肢动物的水生或陆生的局限性,飞翔在空中,为以后的飞行陆生动物提供了演化的蓝图。

2.昆虫成为最繁盛的动物类群的原因

目前,昆虫以每年发现1000多个新种的速度增长,已定名的昆虫约有100万种。世界上究竟有多少种昆虫还是个未知数,估计在1000万种以上。昆虫不仅种类多,而且同一种昆虫的个体数量也很多,有的个体数量大得惊人。那么,昆虫为什么这样多呢?

这可以从几个角度来进行分析。

(1)昆虫是无脊椎动物中唯一有翅的动物

飞行使昆虫在寻找食物、追求异性、躲避敌人和扩大分布范围等方面都比陆地动物要技高一筹。

(2)昆虫一般身体都比较小

①体小只需要很少量的食物就能完成生长发育。例如一粒米可供几头米象生存,一片白菜叶能供上千只蚜虫生活。

②体小便于隐蔽。在一片叶子的反面便能躲藏成百上千的蚜虫、粉虱、蚧壳虫等微小昆虫;在一个树洞里,可同时有数十种昆虫、数以万计的个体共同生活;在一块砖下便可容纳数万只蚂蚁。体小还可使食物成为它的隐蔽场所,从而获得了保湿和避敌的好处。

③体型小对昆虫的迁移扩散十分有利。有翅昆虫可借助气流和风力向远处迁移。即使是无翅的种类,也可因体小而借助鸟、兽和人类的往来,被带到别的地方去,这样就大大地扩展了它们的生活范围,并且增加了选择适合于生存的环境的机会。

(3)食源广

昆虫口器类型的分化,特别是从食用固体食物变为液体食物,改善了同寄主的关系。在一般情况下,寄主不会因失去部分汁液而死亡,反过来再影响昆虫的生存。另外,大大扩大了食物范围。昆虫的食料来源之广,可以说是遍地都是,到处都有。从室内到室外,从禽舍到畜棚,从菜地到果园,从农田到森林,从平原到山川;从植物的根到茎,从枝叶到花果,从活的动物到死尸以及各种腐殖质,没有一样不是昆虫的食料,只不过不同种类的昆虫都有各自的选择罢了。正可谓“萝卜白菜,各有所爱”。昆虫不但食料来源广,有些种类的食性也很杂,特别是植食性昆虫更为明显。有一种舞毒蛾能吃485种植物的叶子,日本金龟子能吃250种植物。反过来说,世界上玉米有200多种害虫,松树有170多种害虫,苹果树有400多种害虫,榆树有650多种害虫,柳树有450多种害虫,栎树有1400多种害虫。

(4)昆虫有惊人的繁殖能力

①昆虫的生殖能力极强。一般昆虫一生能产数百粒卵,昆虫的生殖能力是任何其他动物都无法相比的。例如,地老虎一生平均产800多粒卵。蜜蜂的蜂王每天能产2000~3000粒卵。白蚁的蚁后一生可产几百万个卵,平均每秒产60粒。一对苍蝇从4~8月的5个月中,如果它们的后代都不死,可以有19000亿亿只。在北京地区,一只孤雌生殖的棉蚜自6月中旬到11月中旬的150天中,假设它的后代都能活着,就有60000亿亿个。

②生殖方式多样。昆虫的生殖方式有两性生殖、孤雌生殖、多胚生殖、胎生和幼体生殖。

③昆虫体小发育快,即在单位时间内可完成较多的世代。例如有些昆虫在南方一年可发生10代左右。这些成为昆虫具有极高繁殖率的重要条件。因而在环境多变、天敌众多的自然情况下,即使自然死亡率达90%以上,也能保持其一定数量的种群水平。

(5)多变的自卫能力与较强的适应能力

昆虫在地球上至少已经有3.5亿年的历史了。它们在长期适应环境的演变中,有着多种多样保护自己安全、不受天敌伤害的自卫本领。

昆虫还具有较强的适应能力。一些种类可以栖息在49℃高温的沙漠或温泉中,而另一些种类则可以忍受零下50℃的严寒。某些蝇类可以生活在纯盐和纯油中,谷象可以生活在纯二氧化碳中,还有一些昆虫甚至在长期缺水状态下也能活动自如。

(6)完全变态与发育阶段性

完全变态是绝大多数昆虫的变态特点,即幼虫和成虫在形态、食性和行为等方面明显分化,这种分化借助一个静止的蛹期来实现。这样,既扩大了同种昆虫的食料来源,满足了昆虫的营养需求,也是对外界环境的高度适应。

经过漫长的历史长河,凭着自身超群的适应性和顽强的求生本领,昆虫不断发展壮大起来,成为最鼎盛的家族,“占领”着地球。曾有位作家写道:“昆虫比人类较早出现,它们的顽强性或许会使昆虫比人类活得更远,这里有许多奥秘需要人类去揭示。”

第二节昆虫资源

1.世界上有多少种昆虫

如前文所述,最近的研究表明,全世界的昆虫可能有1000万种之多,约占地球所有生物物种的一半。但目前被人类发现并命名的昆虫种类占动物界已知种类的2/3~3/4,仅100万种。由此可见,世界上的昆虫还有90%的种类我们不认识。即使按最保守的估计,世界上至少有300万种昆虫,那也还有200万种昆虫有待我们去发现、描述和命名。现在世界上每年大约发现1000个昆虫新种,它们被收录在《动物学记录》中。

在已定名的昆虫中,鞘翅目(甲虫)就有35万种之多,其中像甲科包括6万多种,为最大科,是哺乳动物的10倍。鳞翅目(蝶与蛾)次之,约有20万种。膜翅目(蜂、蚁)和双翅目(蚊、蝇)都在15万种左右。

昆虫种类很多,而且同一种昆虫的个体数量也很多。一个蚂蚁群可多达50万个个体。

在森林里,每平方米可有10万只弹尾目昆虫。一棵树可拥有10万个蚜虫个体。蝗灾大发生时,个体数可达7亿~12亿之多,总重量约1250~3000吨,群飞覆盖面积可达5~12平方千米,可以说是铺天盖地。