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昆蟲是動物界中無脊椎動物的節肢動物門昆蟲綱的動物,所有生物中種類及數量最多的一群,是世界上最繁盛的動物,已發現100多萬種。

1 昆蟲 -簡介

螳螂螳螂
通常是小型到極微小的有段動物,屬於節肢動物的成員之一。昆蟲最大的特徵就是身體可分為三個不同區段:頭、胸和腹。它們有六條相連接的腳,而且通常有兩對翅膀貼附於胸部。它們在希留利亞紀時期進化,而到石炭紀時期則出現有七十公分翅距的大型蜻蜓。它們今日仍是相當興盛的族群,已有超過一百萬的種類。

昆蟲是動物界中最大的一個類群,無論是個體數量、生物數量、種類與基因數,它們在生物多樣性中都佔有十分重要的地位。昆蟲與人類的關係複雜而密切,有些昆蟲給人類造成深重的災難,有些種類給人類提供了豐富的資源。昆蟲綱Insecta是動物界中最大的一個綱。在漢語中,「昆」的意思之一是「眾多」、「龐大」;而「蟲」字所指的範圍甚廣,劉安、董仲舒的「五蟲說」和《大戴禮·易本命》中「蟲」為所有動物的總稱。1890年,方旭在《蟲薈》一書中把「羽、毛、昆、鱗、介」5類動物中的219種小動物歸為「昆蟲」類,「昆蟲」一詞才具有近代概念。西方語言中,「昆蟲」(entoma和insect,前者源於希臘語,後者源於拉丁語)最早包括的範圍也很廣。1602年,U.Aldrovandi所寫的《昆蟲類動物》(Deanimalibusinsectis)中「昆蟲」包括了節肢動物、環節動物、棘皮動物等;1758年,林奈(CarlvonLinne,或CarolusLinnaeus)在其巨著《自然系統》 (Systemanaturae)第10版中所命名的昆蟲綱Insecta里尚包括有蛛形綱、唇足綱等節肢動物。1825年,P.A.Latreille設立六足綱Hexapoda,才將「昆蟲」規範為體分頭、胸、腹的六足節肢動物。

昆蟲在生物圈中扮演著很重要的角色。蟲媒花需要得到昆蟲的幫助,才能傳播花粉。而蜜蜂採集的蜂蜜,也是人們喜歡的食品之一。在東南亞和南美的一些地方,昆蟲本身就是當地人的食品。

但有一部分昆蟲是人類的害蟲,如蝗蟲和白蟻。而有一些昆蟲,例如蚊子,還是疾病的傳播者。

2 昆蟲 -昆蟲綱特徵

昆蟲綱不僅是節肢動物門,也是整個動物界種類和數最多的一個綱。昆蟲的構造有異於脊椎動物,它們的身體並沒有內骨骼的支持,外裹一層由幾丁質(英文 chitin)構成的殼。這層殼會分節以利於運動,猶如騎士的甲胄。昆蟲在生態圈中扮演著很重要的角色。蟲媒花需要得到昆蟲的幫助,才能傳播花粉。而蜜蜂採集的蜂蜜,也是人們喜歡的食品之一。在東南亞和南美的一些地方,昆蟲本身就是當地人的食品。   但有一部分昆蟲是人類的害蟲,如蝗蟲和白蟻。而有一些昆蟲,例如蚊子,還是疾病的傳播者。
所謂昆蟲,應該具備以下幾個特徵:   (一)身體由若干環節組成,這些環節集合成頭、胸、腹三個部分;   (二)頭部不分節,是感覺與取食的中心,具有口器和1對觸角,通常還有複眼和單眼;   (三)胸部分為3節,可能某些種類其中某一節特別發達而其他兩節退化得較小。胸部是運動的中心,具有3對足,一般成蟲還有2對翅,也有一些種類完全退化;   (四)腹部應該分為11節,但也常常演化為8節、7節或4節。分節數目雖不相等,但都沒有足或翅等   附屬器官著生。腹部是生殖與營養代謝的中心,其中包含著生殖器官及大部分內臟;   (五)昆蟲在生長發育過程中,通常要經過一系列內部及外部形態上的變化,即變態過程。根據這些外部形態特徵,特別是足的數目,就不難將昆蟲與其他被稱為「蟲子」的動物區分開來了。

3 昆蟲 -身體構造


蝴蝶的身體蝴蝶的身體
昆蟲的身體分為頭部,胸部(thorax)和腹部(一譯:下體)(abdomen)。
頭部

頭部有著各種感覺器官。觸角(antenna)除了有觸覺外,有時還會傳遞氣味信息。在某些雄性蚊子中,觸角甚至有聽覺,藉助觸角,它們才能聽見同類雌性蚊飛行震動時的聲音,以利於交配。而在另外一些昆蟲,比如蝗蟲,它們的聽覺器官長在身體其它部位,如下體或者是腿上。

昆蟲的眼大多是複眼(ommateum)。複眼有上千隻單眼(ommatidium)組成。每隻小眼會獨立成像,總體合成一副網格樣的全像。很多昆蟲此外還會有兩到三隻單眼(ocellus),它們的作用並非成像,而是通過光調節自身作息生物節律。另外昆蟲的視覺對紫外線敏感,但它們並不能看到紅光。

在頭部還有口器(trophi)。它們的上顎是有力的嚼咬工具。下顎主要是穩住和進一步細嚼食物。

但口器也可以有其他形態,如異翅亞目的昆蟲有一個薄薄的尖型嘴,而蜂則有一長軟的吸管。而蜻蜓的臉蓋,「是由下唇特化形成的捕食器官,非常靈活,能迅速伸展,捕獲獵物,其末端裝備著一對能活動的鉤子,鋒利異常,當臉蓋伸向獵物時,這對鉤子迅速鉗住獵物,臉蓋縮回,鉤子將獵物送進口中。」

胸部
胸部由三個體節組成,由前向後依次稱為前胸(prothorax)、中胸(mesothorax)和后胸(metathorax)。每個體節都帶有一對附肢,稱為胸足。胸足分成節段,分別為基節(coxa)、轉節(trochanter)、腿節(femur)、脛節(tibia)、跗節(tarsus)和前跗節(pretarsus)。跗節通常分為5個跗分節,有時還帶有成對的爪子。胸足通常會特化,以更好地完成如挖,跳,游泳或是捕捉等任務。第一胸節的背部被稱為前胸背板(pronotum),通常會特別加固。另外的兩個胸節的背面通常會各帶有一對翅膀。在甲蟲的前對翅膀之間有一塊三角形的甲片。

翅膀中有分支複雜的血管系統,稱作翅脈,其走向和分佈是分辨昆蟲種類的特徵之一。前翅膀比起后翅膀窄而有力,有時會加固,甚至像甲蟲那樣成為堅硬的翅膀蓋。

在雙翅目昆蟲中,只有一對翅膀發育正常。而後面另一對翅膀則成為平衡棒。許多昆蟲在進化的過程中失去了翅膀,而成為寄生蟲,如跳蚤和虱。但是在蝗蟲裡面也會找到許多沒有飛行能力的種類。一些古老,構造簡單的古昆蟲也飛不起來,它們是從沒有飛行能力的祖先進化而來的。

腹部

昆蟲在腹部有著重要的器官,如管狀的心臟,梯形神經系統,胃腸系統和生殖器官。部分器官還會「越界」到前面去,如神經中樞--咽上神經節或是腦部,和其他動物一樣位於頭部。在軀體中還藏著分支的氣管,它們會直接把氧氣送到身體的各個器官去。器官開口於線粒體附近,可以更快的利用空氣。昆蟲在體側壁還有氣孔(stigma),直接與外界大氣接觸,可以通過肌肉收縮關閉。因為昆蟲這一套呼吸系統非常有效,所以昆蟲要擔心的並不是缺氧,而是過度氧化。氣孔的可關閉性使得昆蟲具有暫時停止呼吸的能力。

4 昆蟲 -消化系統

昆蟲的消化道系統可以分為前腸、中腸和后腸。

前腸

前腸的功能在於取入食物、貯存、磨碎食物,將食物送到下一個區域。 通常前腸被分為口、食道和嗉囊。口的唾液腺提供液體與酵素,可以潤滑並分解食物。嗉囊主要的功能為貯存食物。前胃或稱砂囊具有齒用以磨碎食物。

中腸

主要的消化在中腸進行,消化酶在此分泌、消化產物的吸收,然後腸道內食物殘渣及來自馬氏管的的尿進入后腸。 中腸分為兩個主要區域,管狀的胃和末端封閉、被稱為盲囊的側支囊。大部分的昆蟲的中腸皮膜與食物之間又圍食膜,由幾丁質纖維、蛋白質和碳水化合物交織合成,功能為保護消化的細胞。中腸到后腸之間有幽門瓣膜調節物質從中腸至后腸。

后腸

水分、鹽類及其他有用的分子則於糞便經由肛門排出之前的吸收。 具有迴腸、結腸和直腸,都用來吸收水分和鹽類。馬氏管作為排泄器官,從血液腔中移除含氮廢物。有毒的氨進行化學反應,轉換成尿素,再轉換成尿酸。以排遺顆粒排出體外。而直腸墊幫助水分在吸收的速率。

5 昆蟲 -生長和發育

堅硬的外殼使得昆蟲的生長受到限制。昆蟲要突破這個生長限制,只能通過蛻皮這一方式。這一過程其實就是昆蟲將舊的外殼褪去,取而代之的是新的更大的外殼。昆蟲的一生大概要蛻皮5到15次,其次數因昆蟲而異,但都是確定的。褪皮后,舊外殼被褪去。但有許多昆蟲,如蝗蟲,會吃掉這一層舊外殼。

成蟲的外形會與幼蟲相差極大。其間的形變被稱為變態發育。

如果成蟲與幼蟲生長的地方也不一樣,那麼它倆之間的形態差異會非常顯著,如蜻蜓和蜉蝣。相反,當兩者生活的環境相似,則他們的形態差別就沒那麼明顯了,如蝗蟲科和臭蟲科的昆蟲。

如果幼蟲直接發育成為成蟲,會被稱之為不完全變態發育。相對於此,若在這兩種活動狀態之間還存在著一個靜止狀態--蛹的話,則會被稱之為完全變態發育。在這種發育中,昆蟲會經過一個吐絲結繭,在繭內化蛹的過程。也有昆蟲的發育類型是界乎於這兩者之間的,如薊馬,其最後一個幼蟲階段即是靜止狀態。或者是蛇蛉目和毛翅目的昆蟲,它們的蛹在成蟲破繭而出之前是活動的,而且在最後一次蛻皮之前,它們會另覓他處。

昆蟲的幼蟲階段,其實就是不斷進食的階段,而成蟲的任務通常只有一個,就是生育繁殖,很多時候甚至不再進食。因此幼蟲期通常會長於成蟲期。最好的例子是蜉蝣,它們的幼蟲期長達幾年,而成蟲期只有一天。金龜的幼蟲期為3年,成蟲活不到幾天。

許多昆蟲的生命周期少於一年,但它們擁有一套內在調節機制,使得其成蟲在每年的同一個季節出現。這對它們來說非常重要,因為有些昆蟲的幼蟲需要依賴某種特定植物,通過這種調節機制使得它們可以在每年同一時候找到合適自己生長的地方。例如某種蜂,它們需要專一收集某種花的花粉和花蜜,以提供其後代幼蟲發育所需的營養。因此對於它們來說,采蜜期與花期同步就顯得十分必要了。

昆蟲在靜止期會經歷一系列的構造變化,而靜止期可以發生在不同的發育階段。許多蜜蜂和野蜂在蛹期前9個月就會以飽食狀態靜閉在造好的繭中,而且可以就這樣過上幾年,才成蛹蛻變為成蟲。許多昆蟲可以在一年之間交替幾代。在地球上非常成功生存的家蠅甚至可以在一年之間交替15代。相反,一些蝗蟲和蜻蜓種類,則需要5年的發育期。

6 昆蟲 -習性

陸生昆蟲在環境太熱時尋找一個陰涼潮濕的處所。如暴露在陽光下,它使自己處於體表受熱面積最小的位置。如太冷,昆蟲留在陽光下取暖。許多蝴蝶在飛行前需展翅收集熱量。蛾在飛行前震動翅或抖動身體,並藉毛或鱗片

在身體周圍形成一層空氣絕緣層保住體熱。最適於飛行的肌肉溫度是38∼40℃(100∼104℉)。在嚴寒時,身體結凍是對昆蟲最大的危險。在寒冷地區能越冬種類稱為耐寒昆蟲。少數昆蟲能忍受體液中出現冰晶,不過在這種情況下細胞內含物可能並未凍結。但大多數昆蟲的耐寒意味著阻止冰凍。抗凍作用部分是由於集聚了大量的甘油作為抗凍劑;部分是由於血液中的物理變化,溫度遠在冰點之下而仍不凍。防乾旱包括堅硬的防水蠟以及擴大貯水的機制。水生昆蟲除了步足發生顯著的變化而適於游泳外,主要適應性變化在於呼吸。有的升到水面呼吸。蚊只利用呼吸管末端的最後一對腹氣孔吸氣。龍蝨在鞘翅與腹部之間有一貯氣室。呼吸空氣的昆蟲在體表的毛間形成空氣層,作用如鰓,使它能從水中取得氣,延長潛水的時間。水中的昆蟲幼蟲直接從水中得氣。搖蚊幼蟲整個表皮層有豐富的氣管。毛翅目(Trichoptera)和蜉蝣目(Ephemeroptera)幼蟲有氣管鰓。大型的蜻蜓幼蟲鰓在直腸內,水從肛門進出提供氧氣。昆蟲在自然生態中起重要作用。它們幫助細菌和其他生物分解有機質,有助於生成土壤。昆蟲和花一起進化,因為許多花靠蟲傳粉。某些昆蟲提供重要產品,如蜜、絲、蠟、染料、色素,因而對人有益,但由於取食各類有機物,對農業造成巨大危害。害蟲毀壞自然界或貯存的穀物或木材,在穀物、家畜和人之間傳播微生物。

7 昆蟲 -種類

昆蟲圖譜昆蟲圖譜

昆蟲已知約100萬種,占已知動物種類的3/4,在陸生動物中佔優勢。昆蟲學家估計現存種類實際在200萬∼500萬種之間。種類最多的目為鞘翅目(Coleoptera,甲蟲)、鱗翅目(Lepidoptera,蝶、蛾)、膜翅目(Hymenoptera,蜂、蟻)和雙翅目(Diptera,蠅、蚊)。大多數昆蟲小型,長一般不到6公釐,但大小相差懸殊。有些極小,如寄生蜂;而某些熱帶昆蟲則相當大,長可達16公分。許多種類的兩性結構不同。如捻翅目(Strepsiptera)的雌蟲僅成一個充滿了卵的不活動的袋狀構造,而雄蟲有翅,非常活躍。生殖方式不同,生殖力強。某些昆蟲(如蜉蝣)只在幼蟲期取食,而成體不取食。社會昆蟲中,蟻后和螱后(白蟻后)可以活50年以上。而有的蜉蝣成蟲的壽命不到兩小時。生活習性不一。分佈密度差異極大,在一濕土中昆蟲可多達400萬隻,但在同一範圍內也許只能偶爾見到一隻蝴蝶、熊蜂或甲蟲等大昆蟲。從沙漠到叢林、從冰原到寒冷的山溪到低地的死水塘和溫泉,每一個淡水或陸地棲所,只要有食物,都有昆蟲生活。有許多生活在鹽度高達海水的1/10的鹹淡水中,少數種類生活在海水中。有的雙翅目幼蟲能生活於原油池中,取食落入池中的昆蟲。昆蟲卵殼上通常有呼吸孔,並在殼內形成一個通氣的網路。有些昆蟲的卵黏在一起形成卵鞘。有的昆蟲以卵期度過不良環境。如某些蚱蜢以卵度過乾旱的夏季,待潮濕時再行發育。在乾燥條件下伊蚊的卵在發育完成後進入一個休眠期,如放入水中,迅速孵化。

8 昆蟲 -昆蟲繁榮發展的原因

第一,昆蟲是無脊椎動物中唯一有翅的類群。飛行給昆蟲在覓食、求偶、避敵和擴大分佈等各方面都帶來莫大的好處。

第二,昆蟲一般身體都比較小。體小隻需很少量的食物便可完成發育。例如,一張白菜葉能供上千頭蚜蟲生活,一粒米就可供幾頭米象生存。也正由於體小,可使食物成為它的隱蔽場所,從而獲得了保濕和避敵的好處。

第三,昆蟲口器類型的分化,特別是從吃固體食物變成吃液體食物,大大擴大了食物範圍,並改善了同寄主的關係——在一般情況下,寄主不會因失去部分汁液而死亡,也不會反過來再影響昆蟲的生存。

第四,昆蟲有驚人的生殖能力。這同體小發育快(即在單位時間內,可完成較多的世代)聯繫起來,成了昆蟲具有極高繁殖率的重要條件。因而在環境多變,天敵眾多的自然情況下,即使自然死亡率達到90%以上,昆蟲也能保持它一定的種群數量水平。

在追溯昆蟲的起源中,人們找到了最古的昆蟲化石,發現於中泥盆紀的岩石內。換句話說,昆蟲在地球上的歷史至少已經有三億五千萬年了。而人類的出現,大概在近古代的第三紀,距今只不過一百萬年。所以,在人類出現以前,昆蟲和它們所棲息的環境里的一切植物和動物,已經建立了悠久的歷史關係。

9 昆蟲 -分類

纓尾目Thysanura有翅亞綱Pterygota單尾目Monura缺翅目(Zoraptera)
石蛃目(Archaeognatha無翅亞綱(Apterygota)古網翅目(Palaeodictyoptera)*古翅下綱(Palaeoptera)
古蜻蜓目(Archodonata)*紡足目(Embioptera)嚙蟲目(Psocoptera)纓翅目(Thysanoptera)
原蜻蜓目(Protodonata)*蜉蝣目(Ephemeroptera)虱毛目(Phthiraptera)內翅總目(Endopterygota)
蜻蜓目(Odonata)恐蠊目(Grylloblattodea)
半翅目(Hemiptera)蛇蛉目(Raphidioptera)
新翅下綱(Neoptera)螳蟲脩目(Mantophasmatodea)廣翅目(Megaloptera)脈翅目(Neuroptera)
蜚蠊目(Blattodea)外翅總目(Exopterygota)鞘翅目(Coleoptera)捻翅目(Strepsiptera)
等翅目(Isoptera)直翅目(Orthoptera)蚤目(Siphonaptera)長翅目(Mecoptera)
螳螂目(Mantodea)蟲脩目(或竹節蟲目)
(Phasmatodea)
雙翅目(Diptera)毛翅目(Trichoptera)
革翅目(Dermaptera)襀翅目(Plecoptera)
原雙翅目(Protodiptera)*
鱗翅目(Lepidoptera)膜翅目(Hymenoptera)

10 昆蟲 -昆蟲和人類的關係

自從地球上有了人,由於人要從自然中獲得生活資料,要改造自然,必然會出現同昆蟲爭奪資源的問題;但另一方面,昆蟲也為人類提供了資源。因而人也就同昆蟲發生了密切的關係。

昆蟲同人類的關係是十分複雜的,構成複雜關係的主要因素之一是昆蟲食性的異常廣泛。根據前人的估計,昆蟲中有48.2%是植食性的;28%是捕食性的,捕食其他昆蟲和小型動物;2.4%是寄生的,寄生在其它昆蟲動物體外和體內:還有17.3%食腐敗的生物有機體和動物排泄物。這個為我們大致劃出了昆蟲的益害輪廓。但是這隻不過是個自然現象,而人的益害觀是從對人的經濟利益的觀點出發的,因而要複雜的多。下面就是昆蟲對人類的有害和有益方面分別進行討論。


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