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昆虫往事二 [复制链接]

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上回提到节肢动物有两条进化路线,参考更新年份的资料更正为1、三叶虫纲→蛛形纲;2、甲壳纲→唇足纲→寡足纲→重足纲→结合纲→昆虫纲。总之从这两大分支,可以得知三叶虫在寒武纪攒下厚实的家底,昆虫纲享受不到,蛛形纲才是三叶虫路线进击大陆的成功果实。

昆虫纲走的另一条路线,从以虾蟹为代表的甲壳纲进化成为昆虫纲,也是从水生进化为陆生的漫长过程。从寒武纪到泥盆纪历经2亿年,寒来暑往,日积月累,节肢动物的前辈们带着登陆任务,被优胜劣汰,前仆后继。从鳃呼吸进化到气管呼吸,终于昆虫纲在泥盆纪现身,并逐渐发展成为节肢动物的模范生。

昆虫纲大部分种类为陆栖,有少数种类次生为水生,终生或仅稚虫生活在淡水中。昆虫种群繁盛到除了海洋(海面上仅有黾蝽生存)以外,从热带到两级,地球任何一个角落几乎都有它的分布。看这决绝的气势,是要从海里来,一去不回头了。

昆虫元老

节肢动物从多足进化成六足,最先获得六足特征的种类算是“开国元老”,现存的3类元老分别是:原尾目、弹尾目、双尾目。由于它们过于原始,内藏式的头还保留着与马陆蜈蚣类似的特征,狭义上它们并不属于昆虫纲,被归入内口纲,以示跟昆虫家族的区别。不过广义上,它们也算是昆虫,为了防止混乱,叫它们六足总纲。

这3类元老主要任务是好好适应6条腿,低调生存,藏在阴暗潮湿的落叶层中觅食,保证子子孙孙无穷匮的努力生活,关于能不能起飞吃到更好的食物的难题就留给后辈来考虑吧。

它们的体型毫米级别,且喜欢隐藏在阴暗潮湿的地方生活,无复眼和单眼,看不见任何东西(包括光线)。更甚的是,大部分人不仅不认识它们,连它们的名字都不一定认识,例如:原尾目代表——九毛古蚖(yuán),弹尾目代表——长角长?(yáo),双尾目代表——伟铗??(bā)尤其是这个“??”,普通输入法表示投降,打不出来,你的手机也显示不出来(注释:??=(虫八))。

它们主要吃菌类和有机质,需要咀嚼,为了跟动物的嘴区别,昆虫的嘴称为口器,这个名称有效的打消了我们对昆虫嘴的柔软想象,全身外骨骼包裹,昆虫肯定嘴硬,尤其是那些靠吃固体食物为生的种类,3位元老拥有的就是这款最原始的口器类型——咀嚼式口器。

螳螂(要吃吗?嚼起来香)

图片来源:百度图片

此时昆虫元老们不忘前辈们的嘱托,进击大陆是初心,在陆地上首要任务是生存+繁殖,作为原尾目的代表九毛古蚖喜提昆虫纲中最原始的变态发育方式:增节变态发育,边吃边长,蜕皮后长长,从刚孵出来的9节,长到12节,就是只成年古蚖,可以去求偶繁殖了。

弹尾目的长角长?相比长毛古蚖进步了很多,它虽然没有翅膀,但它的腹部末端有了弹器后,就可以跳了,活动范围比起爬行显著扩大。在变态发育上,长角长?也做了改进,它采用表变态的方式发育,让刚孵出来的幼体就已经具备了成年虫的特征,但是需要忍受一生不断的蜕皮,蜕皮多的种类一生可达50多次,不过蜕一次就有新的皮肤,想想也是很香的。为了完成繁殖重任,在没有对象的情况下,它可以做到孤雌生殖,这“姑娘“被逼急了也挺狠。不过如果有正常的对象,当然是最好的了。

双尾目的伟铗??保留了表变态的发育方式,但是在推进翅膀发育的任务上,几乎毫无进展,到它这一代依然没有见到长出翅膀的苗头,要占领大陆的大任不能只靠爬和跳,有翅昆虫再不出现,恐怕三朝元老累到绝种都无法实现了。

无动于衷的无翅亚纲

虽然昆虫纲对翅膀的呼声很高,但在泥盆纪依旧没有出现,无翅亚纲的代表石蛃目、缨尾目似乎在稳扎稳打,继续延续表变态的发育方式,咀嚼着植物碎屑、藻类、苔藓等食物。最大的进步是长出了复眼,复眼是昆虫重要的视觉器官,有了复眼,昆虫就能看到有色彩的世界。虽然在泥盆纪时期还没有五颜六色的被子植物出现,但当时陆地上已经有裸蕨分布了。虽然裸蕨灭绝于泥盆纪晚期,但它依然创造了自己的时代——裸蕨时代,成为当时的优势陆生植物。

裸蕨

图片来源:evolution-biologique.org

无翅亚纲率先长出了复眼,可以算是昆虫界中睁眼看世界的第一虫,大概有了眼之后,就有了想飞、想跳的冲动吧。因此还需要石蛃目和缨尾目听我说谢谢你,因为有你温暖了四季。请代表出来收下这份感激,石蛃目的代表——石蛃,缨尾目的代表——多毛栉衣鱼。

高燃时刻——有翅亚纲出现

当一些缨尾目的先进分子,从高处转移到低处时,产生下落运动,在下降时要是身体有能够平衡和滑翔功能的器官是极其有生存优势的,可能原翅就在这种需求下诞生了,并在躲避捕食者和干燥化的需要,选择压力导致了翅的进化。

在石炭纪出现了有翅昆虫的化石,推测有翅昆虫可能在泥盆纪晚期就已经出现了。当时有可供滑翔和平衡的翅已经是很先进的种类了,对于翅在休息时能不能折叠,不能过于强求,翅膀迭代的事留给后辈去钻研吧。这些休息时不能折叠的翅称为古翅,有翅亚纲也被分为两个次纲:古翅次纲、新翅次纲。

古翅次纲现存代表为蜉蝣目和蜻蜓目,它们靠着2对古翅叱咤石炭纪,代表着当时先进的进化水平和飞行能力,也让昆虫成为最早获得飞行能力的动物。

蜉蝣

蜻蜓

蜉蝣是从无翅到有翅的衔接者,在它身上保留了一些原始昆虫的特征,例如它独特的变态方式——原变态,这种发育方式从幼期到成虫期,还会有一个亚成虫期,幼期无翅,亚成虫期有翅,已经达到性成熟,也能飞了,但是它还会继续蜕皮,一般进化完全的昆虫成虫是不会再蜕皮了,就这一点让蜉蝣带上了原始气质。

通过古人的诗句,例如“寄蜉蝣于天地之间,渺沧海之一粟“等,感受到蜉蝣朝生暮死的悲凉。

朝生暮死是蜉蝣的选择,不过也仅是成虫的寿命而已,卵、幼虫和亚成虫期的寿命未计入,要么如此短命的物种何以从古生代一直繁衍至今呢?成虫的关键任务是交配繁殖,全靠幼期在水里狂吃,发育为成虫后,不吃不喝,聚精会神搞生产,有的种类的成虫寿命仅几小时,有的可以长达几天。不管怎样,它们的生产节奏均极其紧迫。

蜉蝣的功劳不止率先长出了翅膀,它还有了单眼,单眼是飞行时定位的关键器官,同时还可以提高复眼的感光能力。

在蜉蝣的积累之上,蜻蜓目摆脱了原始特征,变态发育方式进化为半变态,成虫时期不再蜕皮了,向高等昆虫靠拢。蜻蜓发育分为三个阶段:卵→稚虫→成虫。卵期和稚虫时期都在水中度过,继承了祖先用鳃在水中呼吸的生存技能,只不过它是在淡水中呼吸。通过一代一代的积累,咀嚼式口器已经越来越好用了,蜻蜓的幼虫和成虫均熟练掌握使用技巧,已经开荤了,靠捕捉其他动物为生了。从往后发育先进的昆虫种类来看,吃荤确实是一件愉悦的事,食物格局瞬间打开,再也不是从枯枝败叶里选了。

蜻蜓不仅在吃的方面有所建树,在精进飞行技巧上的贡献更是亮眼,除了可以向前飞,还能向后飞、垂直飞、悬停等,真的不能再秀了。翅膀上出现了翅痣和翅结,翅痣可以有效地防止飞行期间的翅膀震动,确保更平稳安全的飞行。

这一点被飞机机翼借鉴,成为了一个著名的仿生学案例,改良后,有效消除机翼的颤振,很好地解决了航空史上飞机由于剧烈震动而时常发生机翼断裂的问题。

虽然蜻蜓目在翅膀进化类型上被归于古翅类型,但是他在自己的基础上把飞行技能做到一流,我们现在看到的蜻蜓是不断进化适应后的现代蜻蜓目,远古驰骋古生代的的是现代蜻蜓目的祖先——古蜻蜓目和原蜻蜓目,虽然现已灭绝,但不影响我们对当时大场面的合理想象。当时它们的体型要比现在大很多,大致景象如图:

图源:

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