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《大自然》2016年第4期精彩导读

刊首:神奇的昆虫

康乐(研究员,中国科学院院士)

在美丽的自然界中,有一类体形渺小、结构复杂的精灵,那就是昆虫。它们是生态系统中非常重要的组成部分。其神奇之处,令人惊叹。

昆虫群体的数量庞大,种类繁多。目前已描述并记录的昆虫达100多万种,超过已知动物种数的70%,未来还会有许多新物种有待我们去发现。我国昆虫学家发现了世界上最古老的叶状拟态昆虫,复原了最早的动物鸣声和吸食恐龙血液的昆虫。科学家确定了昆虫祖先的起源和飞行等诸多演化的地质时间。这些研究有助于解答“昆虫为什么演化得如此成功”这个有趣的问题。

昆虫具有独特的生物学特性,它们是顶尖的飞行能手,即便是翱翔天空的鸟类也略逊一筹。现在人类研制飞行器时,往往要拜昆虫为师。昆虫能够变态发育,幼虫和成体在形态、行为和生活环境方面差异很大。它们还能根据环境状况改变表型,这种现象称为表型可塑性。昆虫是地球上唯一演化出真社会性的动物。最近,我国昆虫学家解释了家蚕和棉铃虫的变态发育机制以及蚂蚁等社会性昆虫的演化机制。通过基因组学研究,科学家揭示了我国重要农业害虫飞蝗的大规模聚群和长距离飞行能力的奥秘,并发现了稻飞虱出现长翅型和短翅型的可塑性机制。

昆虫拥有多姿多彩的行为。昆虫的嗅觉非常灵敏,有些蛾类的雄虫可以感知11千米外的雌虫气味。有些昆虫通过跳舞、发光和鸣叫等行为来寻找配偶、报警及传递信息。在取食和防御的不断博弈中,昆虫与寄主间形成了复杂的关系,如榕小蜂和无花果,蚊子、人类和病毒,飞虱、水稻和病毒等。最近,我国昆虫学家在揭示昆虫嗅觉、生物钟、求偶和觅食行为机制以及寄主协同演化方面取得了长足进展,如发现与嗅觉和解毒相关的基因家族在小菜蛾和飞蝗的基因组内发生了大规模的扩增。科学家还对适应能力超强的入侵昆虫的快速扩张机制进行了深入研究。在农业生态系统中,科学家揭示了转基因棉花有利于害虫绿色防控的生态学机制。

当然,昆虫中也有蚊虫等传播病毒引起动物和人类疾病的“麻烦制造者”,应引起我们的高度重视。总之,昆虫世界蕴藏着无穷无尽的奇妙和奥秘,值得我们不断地关注、探索和研究。

 

发人深思的“果等蜂”和“蜂等果”

原文作者:杨大荣    推荐编辑:李峰

    高山榕堪称原始森林中的伟丈夫,树形高大可独木成林,是森林中的顶级树种之一。由于人们看到榕果却不见花开,高山榕又被称为无花果,然而,科学家研究发现高山榕不仅有花,而且花多而密,隐藏在榕果中。更让人感到惊奇的是,高山榕仅依靠一种体长约毫米的榕小蜂为其传粉,二者形成的互惠共生关系已持续千万年之久。可是,近年来这对颇为稳定的互惠共生关系面临着崩溃的危机,果等蜂蜂等果等奇妙现象引发了科学家的深入研究。

 

榕小蜂传粉模式与花粉形态的协同演化

原文作者:苗白鸽 杨大荣    推荐编辑:李峰

花粉是有花植物的重要繁殖特征,同时也承载着植物与其传粉者协同演化过程中的直接选择压力。榕属是高等植物中最奇特的一类植物,它的花是隐头花序,榕树只允许榕小蜂类群给它传粉授精,形成有性繁殖的种子。在全球800 多种榕树中,有一半是雌雄同株的,另一半是雌雄异株的;在传粉模式上,一部分榕树是主动传粉类群,其他的是被动传粉类群。所以,榕属的花粉形态在长期的演化历史中,根据不同的传粉模式而形成了不同形态与传粉特性。

 

自带飞行燃料的蜜蜂

原文作者:李建军等    推荐编辑:李峰

就像汽车和飞机依靠汽油、煤油等化石燃料来提供动力一样,动物的飞行需要克服重力作用,因此也要消耗很多能量。蜜蜂的飞行燃料就是蜜蜂储存在蜜囊内的蜂蜜。对于体形微小的蜜蜂来说,外出采蜜时带多少蜂蜜才合适呢?

 

蜜蜂的访花行为与幻影效应

原文作者:董诗浩等    推荐编辑:李峰

生活中经常会发生这样的情况:我们在广告上看到心仪已久的商品正在某商场内大减价,但当我们兴冲冲地赶到后,却被销售人员告知该商品已经售完了,顿时心情低落的我们经常抱着来都来了的想法,在销售人员的介绍下买了原本没打算买的类似商品。这就是人类消费领域中的幻影效应。那么,在充满无穷奥秘的大自然中,是否也存在幻影效应呢?

 

蜜蜂的舞蹈语言与语音报警信号

原文作者:谭垦等    推荐编辑:李峰

蜜蜂是一种社会性昆虫,成员之间分工协作,共同维护蜂群的稳定与繁荣。社会性生存要求个体之间能进行有效的信息传递,觅食是蜜蜂最重要的活动之一,它们通过舞蹈语言的形式将食物的方位、距离等信息传递给同伴,大大提高了工作效率。

 

凶猛猎手?温柔保姆?黄猄蚁为何如此善变

原文作者:王波 王瑞武    推荐编辑:李峰

在著名童话《爱丽丝梦游仙境》中,红皇后说过这样的话:你必须竭尽全力地奔跑才能留在原地,而如果想要进步,你必须以两倍的速度奔跑。这句话似乎同样适用于生物的演化。在自然界亿万年的演化历程中,新老物种的灭绝机会几乎是相同的,今天的幸存者很可能就是明天的失败者。为了自身的生存,所有的物种都在努力地适应着自然和生物环境的变化。

 

探秘酢浆灰蝶

原文作者:宋憬愚    推荐编辑:李峰

酢浆灰蝶是我国常见的一种小型蝴蝶。2015 927 日,原文作者去泰安市高新区专门拍摄酢浆灰蝶,并采回粒刚刚产下的蝶卵。10 日小毛虫孵出,经过饲养观察,作者发现酢浆灰蝶不仅成虫外表朴素平凡,幼虫性情也十分低调安静,与之前饲养过的多种灰蝶幼虫行为截然不同。

 

陕西秦岭的蝴蝶秘闻

原文作者:李宇飞    推荐编辑:李峰

秦岭因中国地理上最著名的南北分界山脉秦岭四宝朱鹮、大熊猫、金丝猴和羚牛而被人们所熟知,但很少有人知道,秦岭有那么多的蝴蝶。

 

现生最大的昆虫——新西兰沙螽

原文作者:吕德金    推荐编辑:李峰

新西兰沙螽是新西兰特有无脊椎动物的重要代表。它们是目前自然界中已知最大的昆虫,大的体形接近老鼠。由于一直生活在孤立的岛屿上,缺少大型天敌,在近亿年的时间里,新西兰沙螽的样貌几乎没有变化。

 

神秘之眼观佛顶山生灵

原文作者:张明明    推荐编辑:李峰

佛顶山北倚武陵山脉主峰梵净山,处于梵净山与其西南面苗岭山脉的雷公山之间,是黔东部与黔东南生物多样性关键区内十分重要的生态廊道保护区。科学家利用红外触发相机对这里的野生兽类资源开展了多年监测,神秘之眼看到了什么?

 

美国圣路易斯动物园濒危爬行动物拾零

原文作者:金文驰    推荐编辑:李峰

圣路易斯动物园位于美国密苏里州圣路易斯市森林公园的西南部。这座免费开放的城市动物园面积仅为36公顷,却展出了650多种动物,其中不乏特有种和濒危种。在该园的历史山区,坐落着一栋红瓦灰墙的地中海风格建筑——两栖和爬行动物馆。

 

如影随形的叶形与气候

原文作者:邹东廷等    推荐编辑:赵雪

叶子在大自然中随处可见,其形态各异,变化多样。是什么造就了叶子多样的形态?叶子的形态又告诉了我们什么信息?

 

探索南海的年轮”——海底磁条带

原文作者:邱宁 孙珍    推荐编辑:赵雪

地球主要的海洋面积约3.61 亿平方千米,占地表总面积的70.8%;陆地面积约1.49 亿平方千米,占地表总面积的29.2%。地球表面大部分由海洋覆盖着,地球也因此被称为蓝色星球。在浩瀚的洋底,绵延着巨大的洋中脊。洋中脊的两侧对称分布着神奇的海底磁条带,记录着地球的秘密。

 

雪豹救助日志

原文作者:吴秀山    推荐编辑:张晓军

2016年冬天,青海省玉树州杂多县昂赛乡的牧民发现了一只受伤的雪豹。经过社会各界的共同努力,它被成功救助并最终放归野外。这件事反映了人们的环境保护意识、特别是野生动物保护意识正在不断加强。



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