巧盡其用的蟲足
(1) 胸足的基本構造
足是昆蟲的運動器官。昆蟲有3對足,在前胸、中胸和后胸各有一對,我們相應地稱為前足、中足和后足。每個足由基節(jié)、轉節(jié)、腿節(jié)、脛節(jié)、跗節(jié)和前跗節(jié)幾部分組成;(jié)是足最基部的一節(jié),多粗短。轉節(jié)常與腿節(jié)緊密相連而不活動。腿節(jié)是最長最粗的一節(jié)。第四節(jié)叫脛節(jié),一般比較細長,長著成排的刺。第五節(jié)叫跗節(jié),一般由2-5個亞節(jié)組成;為的是便于行走。在最末節(jié)的端部還長著兩個又硬又尖的爪,可以用它們來扒住物體,兩個爪之間還常有個囊狀的懸墊,也叫做爪墊,可借其表面分泌的粘著物質,附著在光滑物體的表面。有時爪墊變?yōu)獒槧,稱為爪間突。很多昆蟲的跗節(jié)及懸墊表面都生有一些感覺器官,可以感覺到接觸物的情況,憑借這種感覺來決定其行動。有些昆蟲的前足距節(jié)上還生有嗅味的感覺器官,如蠅類及媒蛾類,它們可以用前足來判斷可取食物的有無。
(2) 胸足的類型與功能
昆蟲的種類不同,習性不同,生活的場所也不同。為了造應不同的生活環(huán)境,足的形狀發(fā)生了很大的變化,其功能也從單一的行走功用逐漸發(fā)展為具有多種功能的器官(各種足的圖仿彩萬志)。
①步行足:在地下跑的步行蟲,雖然有翅但已不善于飛翔,為了適應其生活上的需要,經過長時期的演變,六條腿變得又細又長,跑起路來十分快速,這種足叫做步行足。當然昆蟲中最基本的也是最常見的還是步行足,它們的外形細長;各節(jié)也沒發(fā)生顯著的變化,最適于擔負行走的功用,如瓢蟲、步行蟲、天牛等。
②跳躍足:蝗蟲、蟋蟀、蚤螻、跳甲等昆蟲十分善跳;它們的后足腿節(jié)膨大,內有發(fā)達的肌肉,可以控制脛節(jié)的屈伸,產生跳躍行為。捕捉這些昆蟲時特別需要手疾眼快,否則它們會在一瞬間消失得無影無蹤。昆蟲中的跳高冠軍非跳蚤莫屬,它們跳躍的高度,可超過其體長100多倍,可以想象,假如人類能夠跳過自身身高的100倍,那么,現存的世界跳高記錄簡直就不足掛齒了。
、鄄蹲阶悖螳螂、獵蝽等捕食性昆蟲是一類益蟲,不吃莊稼,專門靠捕食小動物生活,它們從卵里孵出來就有一對刀狀的前足。這種前足的基節(jié)延長,腿節(jié)腹面有槽,脛節(jié)可以折嵌到腿節(jié)的槽中,腿節(jié)和腸節(jié)上還常裝備著銳刺,是捕捉獵物的有力武器。當它捕獲獵物時,可以利用腿節(jié)和脛節(jié)把要吃的東西夾住,再利用脛節(jié)內側和腿節(jié)外側銳利的刺將獵物撕碎吃掉,這種足叫捕捉足。
④開掘足:螻蛄要在土里生活,挖筑隧道,偷吃莊稼的根、莖,那么它們是怎樣鉆到地里的呢?原來它們的前足又粗又壯,上面還有幾個大齒,象是專門挖土的鏟子,掘起土來十分方便,這種足叫做開倔足。
、輸y粉足:蜜蜂每天忙忙碌碌,來回穿梭在花叢中采集花粉和花蜜。它們用什么攜帶呢? 經過長期的適應,它們的后足脛節(jié)特化得又寬又扁,上面有長毛相對環(huán)抱,專門用來攜帶花粉,被稱作花粉籃。它的基節(jié)也有了專門的用處,比一般昆蟲的基節(jié)要大,內面有10一12排橫列的硬毛,用來梳刮在身體上的花粉。當辛勤的采集勞動結束后。一群群小蜜蜂滿載花粉而歸。這種足叫做攜粉足。
⑥游泳足:龍虱、仰蝽等生活在水中的昆蟲,能捕捉魚苗作為食料,是養(yǎng)漁業(yè)的大害。魚在水中游得夠快了,它們怎么能追上魚呢?原來龍虱、仰蝽的身體接近流線型,很象只快速潛艇,中足和后足又長又扁,向里的一面還長著一排整齊的長毛,這四條腿就象四只劃船用的槳,這樣游起來就很快了。這種足叫做游泳足。
⑦抱握足:如雄性龍虱的前足附節(jié)特別膨大,上面還有吸盤狀的構造,交配時用以挾持雌蟲,這種足稱為抱握足。
⑧攀緣足:生活在毛發(fā)上的虱類,跗節(jié)只有1節(jié),最末一節(jié)為一大型鉤狀的爪,脛節(jié)肥大,外緣有一指狀的突起。當爪向內彎曲時,尖端可與脛節(jié)端部的指狀突起密接,構成鉗狀的構造,牢牢地夾住寄主的毛發(fā)。這種足叫做攀緣足。
足還有其他許許多多的妙用:一些蜂類前足脛節(jié)末端和第一跗節(jié)基部共同形成凈角器,專門用來清潔觸角,去掉粘著在觸角上的東西;蒼蠅足末端形成了爪墊,墊內充血,下面的凹陷就像個真空杯,墊上還有能分泌粘液的毛,所以蒼蠅能在光滑的玻璃板上行走,不會打滑,甚至倒懸在天花板上也能自由移動。有些昆蟲的“耳朵”(聽器)就長在前足上,如大家喜愛的蟋蟀就是用前足上的鼓膜聽器來接受異性的呼喚的。峽蝶、蒼蠅等足的附節(jié)還有感受味覺的功能。生活在陰暗的樹皮下,巖石上的潮濕苔蘚下的足絲蟻目昆蟲,是用足來造絲,編織成坑道狀的巢,在里面生活和繁殖,因而它們的足就有著特殊的構造。足絲蟻前足的第一跗節(jié)特別膨大,里面貯藏著110多個紗錠一樣的絲腺體,好像是一臺紡織機,每個絲腺體都是圓形的,絲腺體的壁內有一層細胞核,但沒有明顯的細胞分界,所以絲腺是合胞體腺,每個腺腔被原生質直接變成的分泌物填滿,分泌物沿著扁平的細胞腺管向外流出,腺管開口于細長表皮突起的頂端。當液體狀的分泌物從腺管排出后,與空氣接觸即成為編織坑道用的絲。這種造絲的腺體在脫皮時會周期性地更新。足絲蟻的一生中盡管要經過幾次脫皮,但足上造絲的功能不會減退。
昆蟲中除成蟲外,不少種類的幼蟲靠足爬遷的能力也很強。粘蟲大發(fā)生時,其幼蟲為了尋求食物常成群結隊向著一個方向爬行,所到之處,禾苗為之一空,一夜之間往往可轉移上百米的距離。小地老虎嚴重發(fā)生時,也可見到同樣現象。
昆蟲的足不但有爬、跳、捕、挖的本領,有些種昆蟲足的拖拉力和抓力也很驚人。一只僅有6克重的小甲蟲,可是它用足拖的物體重量(在一輛輕便的四輪小車上)卻有1.093 公斤,比這只小甲蟲的體重要大181倍。一匹體重700公斤的健壯馬,在良好的路面上也只能拖得動3.5噸的貨物,只是相當于體重的5倍。人的牽引力大致也只有體重的5倍。而一只螞蟻卻能輕而易舉地把超過體積和重量l400倍的食物或筑巢材料施入自己的巢中。 一只老熟期的大蠼螋體重僅有0.5克,如果將一輛170克的玩具小空車,用線拴在它的身體上,能用三對足很輕松地拖著走,當把車上的物品增加到265克時,它仍能勉強地拖動,如果拿這只蠼螋的重量(0.5克)去除它所拖動的小車和里面所裝東西的總重量,把得數四臺五入后,便可得到一個破天荒的數字--530倍。
昆蟲的足都很細小,因此也很難想象它們能用足上脆弱的爪子抓起很重的物體來,有人為了證明昆蟲足的抓力,曾作過這樣的試驗:用一根線在蜻蜓的胸部纏上一圈,把它懸掛起來,然后放一塊粗糙些的重物讓它抓住,結果發(fā)現蜻蜓能抓起相當于體重20倍的物體達10分鐘之久。 用同樣的方法作試驗,螳螂能抓起324克的重物,比它的體重大53倍。大蠼螋能抓起52克的重物,比它的體重大104倍。
知道了昆蟲足對自然環(huán)境的適應,看到不同昆蟲足的形狀,就大致可以知道某些種昆蟲生活在什么環(huán)境了。同時研究昆蟲足的內部、外部構造,探討其拉力和抓力的功能,可在仿生學上加以應用。
(3) 昆蟲如何行走?
我們人類只有兩條腿,靠兩腿前后交替運動而行走。那么昆蟲行走時是怎樣安排其六條腿的呢? 原來昆蟲自有主張:它們行走是以三條腿為-組進行的,即一側的前、后足與另一側的中足為一組。這樣就形成了一個三角形支架結構,當這三條腿放在地面并向后蹬時,另外三條腿即抬起向前準備輪換。讓我們具體來看看一組中的三條腿是怎樣相互配合的:前足用爪固定物體后拉動蟲體向前,中足用來支持并舉起所屬一側的身體,后足則推動蟲體前進,同時使蟲體轉向。這種行走方式使昆蟲可以隨時隨地停息下來,因為重心總是落在三角支架之內。并不是所有成蟲都用六條腿來行走,有些昆蟲由于前足發(fā)生了特化,有了其他功用或退化,行走就主要靠中、后足來完成了。大家最為熟悉的要算螳螂了,我們常可看到螳蜘一對鉗子般的前足高舉在胸前,而由后面四條足支撐地面行走。昆蟲的最高行走速度約每小時3英里,這以它小巧身體來講,可算走得夠快的了。
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