既高深又淺顯的昆蟲世界

　　周紅章中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所研究員，博士生導(dǎo)師，1981年底畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)生物系，1992年底獲前聯(lián)邦德國(guó)科隆大學(xué)博士。1993年初回國(guó)后長(zhǎng)期從事昆蟲學(xué)研究，專長(zhǎng)于甲蟲的分類與系統(tǒng)學(xué)，進(jìn)化生物學(xué)和生物多樣性研究，率先開拓了我國(guó)法醫(yī)昆蟲學(xué)研究?，F(xiàn)任中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，中科院研究生院教授，“國(guó)際動(dòng)物命名法規(guī)”委員會(huì)委員，以及《Insect science》、《中國(guó)動(dòng)物志》，《生物多樣性》、《動(dòng)物分類學(xué)報(bào)》等雜志的編委。
　　今天我來(lái)給大家說說昆蟲世界的奧秘。昆蟲世界很大，我們從哪里講起呢?
　　首先告訴大家，昆蟲是生物界最大的門類，物種最多，在地球上是非常古老的居民。生物的分類有動(dòng)物界、植物界、微生物界和原生物界。動(dòng)物界里又有很多門，其中有一個(gè)叫做節(jié)肢動(dòng)物門，昆蟲就屬于節(jié)肢動(dòng)物門里面的昆蟲綱。動(dòng)物界的分類有點(diǎn)像我們地球——雖然劃分成不同的國(guó)家，但有的國(guó)家人多，有的人少。不同的國(guó)家又劃分成不同的省、縣……整個(gè)生物界也有一個(gè)分類的等級(jí)系統(tǒng)，每個(gè)門類里有的數(shù)量多，有的數(shù)量少。從魚類、兩棲類，到爬行類，也不能說是誰(shuí)比誰(shuí)高級(jí)，分類只是為了方便科學(xué)研究罷了。脊椎動(dòng)物的代表是人類，人類屬于脊椎動(dòng)物門哺乳動(dòng)物綱靈長(zhǎng)目；而昆蟲代表的是無(wú)脊椎動(dòng)物的門類。昆蟲綱下分34個(gè)目，每個(gè)目里又有數(shù)量不等的種和屬?，F(xiàn)在全世界已經(jīng)記錄的昆蟲有300萬(wàn)種，沒有記錄的，保守估計(jì)是1000萬(wàn)也有人說是3.5億種。那么中國(guó)估計(jì)有多少種昆蟲呢?30萬(wàn)種。所以青少年朋友如果熱愛昆蟲研究，在自己的有生之年，能夠在大自然中發(fā)現(xiàn)新的昆蟲物種，填補(bǔ)我們國(guó)家的空白，那么你的科學(xué)研究的生涯會(huì)非常充實(shí)。也就是說，我們?yōu)槔ハx綱每一個(gè)物種登記一個(gè)戶口，這么一個(gè)看似簡(jiǎn)單的工作，都是任重而道遠(yuǎn)的啊!
　　昆蟲概述
　　那么什么是昆蟲呢?昆蟲長(zhǎng)什么模樣呢?基本結(jié)構(gòu)是什么呢?
　　昆蟲分為頭、胸、腹3部分，一般有6個(gè)足、2對(duì)翅，但是也有沒有翅的(螞蟻就沒有翅，它的前、后翅都退化了)，頭部有口器、觸角、腹眼，胸部有3節(jié)，足和翅是運(yùn)動(dòng)的肢體，腹部承載消化和生殖系統(tǒng)。這幾個(gè)概念是最基本的，也是非常重要的。
　　雖說有了昆蟲的基本定義，但它的基本結(jié)構(gòu)還是千變?nèi)f化的，像蝴蝶、螞蟻、甲蟲等，我們想象不到的形態(tài)變化是很多的。比如不同的甲蟲的脊部、頭部、腹部，在結(jié)構(gòu)上都有著不同的變化。以隱翅蟲為例，全世界有60萬(wàn)種，中國(guó)現(xiàn)在已記錄的也有3000多種，所以，不同的昆蟲類群太多了。
　　為什么會(huì)有這么多千變?nèi)f化的昆蟲呢?一個(gè)最主要的理由就是：昆蟲的歷史太漫長(zhǎng)了。昆蟲的歷史比我們?nèi)祟?、恐龍、大象的歷史都要長(zhǎng)很多，昆蟲的起源可以追溯到寒武紀(jì)(大約5.70億年前至5.10億年前)。而直到志留紀(jì)(大約4.38億年前到4.10億年前)，世界上都還沒有出現(xiàn)魚類、恐龍，更別提人類了。那么昆蟲大繁衍、大分化是什么時(shí)候呢?是泥盆紀(jì)(大約4.10億年前到3.55億年前)。這個(gè)時(shí)候地球上剛剛開始有魚類和原始的兩棲類動(dòng)物。爬行類動(dòng)物的盛行、則已經(jīng)到了中生代再具體點(diǎn)說是侏羅紀(jì)(大約2.05億年前到1.35億年前)。應(yīng)該注意的是：中生代的時(shí)候，我們現(xiàn)在所能看到的所有昆蟲門類都已經(jīng)有了，那個(gè)時(shí)候還沒有像猴那樣比較高級(jí)的哺乳動(dòng)物，獸類還只有原始的。也就是說，昆蟲從4億年以前就有了，但是我們?nèi)祟悓?shí)際上是從幾百萬(wàn)年以前才開始慢慢演化的，所以，昆蟲是地球上最古老的或者很古老的居民。昆蟲的種類非常多，歷史非常長(zhǎng)，其生活本領(lǐng)和物種變化也非常多，這個(gè)看似弱小的物種，卻“戰(zhàn)勝”了巨大的恐龍，在地球上保留下來(lái)繁多的種群而沒有滅絕。
　　常被小朋友們稱為“小強(qiáng)”的蟑螂，也是這個(gè)星球最古老的昆蟲種類之一。蟑螂曾經(jīng)和恐龍?jiān)谕粋€(gè)時(shí)代并行繁衍，但是恐龍絕滅了，而蟑螂呢，它把種種的變化因素都應(yīng)付過去了，在數(shù)量上還似乎變得越來(lái)越多。這是為什么?有些人探索之后認(rèn)為，在整個(gè)生命科學(xué)界，蟑螂的適應(yīng)能力最強(qiáng)，什么東西都可以吃，什么環(huán)境都能適應(yīng)，所以才能一代代繁衍、生存下來(lái)。生活在當(dāng)下的小朋友，在生存能力上是不是可以向蟑螂學(xué)一學(xué)呢?如果條件太優(yōu)越了，生活中什么東西都要最好的，那么生存的能力就會(huì)降低，遇到什么大的事情甚至災(zāi)難，能不能應(yīng)付就很成問題了。
　　昆蟲——自然資源的寶庫(kù)
　　過去我們一直認(rèn)為全世界有300萬(wàn)種昆蟲，后來(lái)經(jīng)過一位美國(guó)的科學(xué)家——專門研究甲蟲的科學(xué)家——在巴西進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，地球上可能有3000多萬(wàn)種昆蟲，一下子提高10倍，喚醒了人們對(duì)保護(hù)生物多樣性的重視和認(rèn)識(shí)。大自然中的所有生物都是人類的寶庫(kù)，都值得保護(hù)和合理利用。對(duì)于昆蟲當(dāng)然也是這樣的。
　　我們經(jīng)常說：這種昆蟲是害蟲，那種昆蟲是益蟲。這些判斷都是從我們?nèi)祟惤嵌壬险f的，而我們?nèi)祟惖恼J(rèn)識(shí)是非常有局限的。其實(shí)，更多的昆蟲是中性的。所有的昆蟲與其他生物一樣，對(duì)于地球生態(tài)系統(tǒng)的維持、對(duì)于環(huán)境沒有傾向性，都是維持生態(tài)平衡的，它們對(duì)我們?nèi)祟惡偷厍虻呢暙I(xiàn)是非凡的。對(duì)于我們?nèi)祟惖淖訉O萬(wàn)代來(lái)說，它們是未來(lái)的寶庫(kù)，非常值得我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)和研究。
　　我們一起來(lái)回憶一個(gè)非常經(jīng)典的例子：3000多萬(wàn)種昆蟲當(dāng)中，其中有一種曾經(jīng)改變了整個(gè)地球、整個(gè)人類歷史的經(jīng)濟(jì)格局，那就是蠶和蠶絲制品。我們從“絲綢之路”這幾個(gè)字上就可以直接聯(lián)想到蠶了，如果說有一種小小的昆蟲曾經(jīng)改變過一時(shí)的世界經(jīng)濟(jì)格局，也不為過吧?
　　當(dāng)時(shí)的中國(guó)處于經(jīng)濟(jì)繁榮的一個(gè)鼎盛時(shí)期，不僅自己富足，還要搞外向型經(jīng)濟(jì)，將絲綢出口到海灣地區(qū)、波斯和歐洲。那個(gè)時(shí)候沒有外匯的概念，但絲綢為我們的國(guó)家創(chuàng)造了巨大的財(cái)富，以至于后來(lái)的絲綢之路上往來(lái)的不僅僅是絲綢制品，而是成了世界經(jīng)濟(jì)格局的重要組成部分。在此之前，世界上沒有任何一個(gè)物種對(duì)人類的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有過這么大的影響，但是昆蟲做到了。需要強(qiáng)調(diào)的是，不是說在經(jīng)濟(jì)比較原始的時(shí)候蠶絲制品才顯得重要，現(xiàn)在就沒有那么重要了，事實(shí)上這個(gè)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在依然是我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的一個(gè)重要的支柱產(chǎn)業(yè)，并且煥發(fā)了新的活力：過去我們認(rèn)為蠶絲只能是白的或者棕色的，而我們現(xiàn)在可以生產(chǎn)彩色的蠶絲了，它不需要染色，沒有污染，沒有公害。所以，養(yǎng)蠶業(yè)能給我們的8億農(nóng)民和國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)多大的影響啊!此外還有蜜蜂。大家都知道蜂蜜是一種食品，也是補(bǔ)品和保健品，這使得養(yǎng)蜂業(yè)也成了我們國(guó)家的重要產(chǎn)業(yè)。
　　除了食用方面，昆蟲在旅游經(jīng)濟(jì)當(dāng)中，也發(fā)揮著重要的作用。比如蝴蝶或枯葉蛾等，可以做成漂亮的標(biāo)本，成為旅游紀(jì)念品，這個(gè)市場(chǎng)也是非常大的。還有人喜歡收藏甲蟲，先是國(guó)外的年輕人，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)年輕人也喜歡，把甲蟲當(dāng)寵物飼養(yǎng)。有的甲蟲非常貴，一對(duì)就200多美元，市場(chǎng)前景有多好啊!發(fā)展這方面的經(jīng)濟(jì)，只要是有可持續(xù)利用的概念，不濫捕，不趕盡殺絕地利用，就不會(huì)發(fā)生破壞環(huán)境和生態(tài)的問題。
　　昆蟲對(duì)人類的益處當(dāng)然還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。昆蟲是我們仿生學(xué)的學(xué)習(xí)對(duì)象；果蠅為我們?nèi)祟愓J(rèn)識(shí)大自然遺傳學(xué)的構(gòu)建作出了非常巨大的貢獻(xiàn)；昆蟲被當(dāng)作蛋白添加到食物或飼料中；昆蟲可以作為天敵對(duì)農(nóng)作物的害蟲進(jìn)行有效又安全的控制……有一門學(xué)問叫法醫(yī)昆蟲學(xué)，這門學(xué)科在我們國(guó)家剛剛起步，就是利用昆蟲為破案取證。其實(shí)，在我國(guó)宋代就有一個(gè)昆蟲破案的故事：一個(gè)人被行兇者用鐮刀殺了，但人證物證都沒有了，怎么破這個(gè)案?辦案官員非常聰明，他利用昆蟲的習(xí)性，把所有用過鐮刀的人和各家的鐮刀都放在一起，看蒼蠅落在哪把鐮刀上。雖然刀上已經(jīng)沒有血跡了，但是仍然會(huì)有味道，蒼蠅肯定會(huì)落在留有血味的刀上，這樣就找出了真兇。
　　昆蟲與環(huán)境變化
　　大家都知道，人類現(xiàn)在面臨著有史以來(lái)最為嚴(yán)重的環(huán)境問題。水、大氣、土壤都被破壞得非常嚴(yán)重。這個(gè)全球化的問題已經(jīng)引起各個(gè)國(guó)家的重視，也都在下大力量研究，尋找對(duì)策。我們國(guó)家也很關(guān)注這方面的問題，大家都在想辦法保護(hù)環(huán)境。那么，環(huán)境的質(zhì)量怎么評(píng)價(jià)呢?除了制訂一些化學(xué)指標(biāo)，我們還可以用昆蟲作為一種指示劑。其中的道理很簡(jiǎn)單：環(huán)境好的時(shí)候，土壤里頭有很多土壤昆蟲，水沒有被污染的時(shí)候，里面也會(huì)有一些昆蟲。而環(huán)境被污染以后，昆蟲就沒有了。我們就可以把這些昆蟲作為生態(tài)環(huán)境指示物種，也就是說，這些物種存在，說明環(huán)境就好；這些物種不存在，環(huán)境就不好。這就叫用昆蟲作為生態(tài)指示?？茖W(xué)家利用昆蟲研究環(huán)境問題的方法有很多，比如可以采集水樣或土樣，觀察其中有無(wú)昆蟲、昆蟲的形態(tài)如何，借此來(lái)分析環(huán)境情況。還可以堆一些草，看草里會(huì)聚集些什么昆蟲，就可以判斷環(huán)境的質(zhì)量?？梢载Q起一塊玻璃，玻璃上就會(huì)有昆蟲往上撞，一撞就掉下來(lái)了、飛不走了。這個(gè)方法雖然有點(diǎn)殘忍，但對(duì)于我們分析環(huán)境質(zhì)量也很有幫助。支上一張捕捉網(wǎng)，昆蟲爬進(jìn)去了，研究人員通過觀察分析，可以檢測(cè)某一區(qū)域有多少傳粉的昆蟲、生態(tài)系統(tǒng)怎么樣。
　　昆蟲帶來(lái)的重大危機(jī)和損害
　　如果我們保護(hù)好了昆蟲資源，就可以帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)利益；相反，如果保護(hù)不好，昆蟲又會(huì)給我們帶來(lái)天文數(shù)字般的損失，這就是所謂害蟲。害蟲分這么幾類：一種是叫做衛(wèi)生害蟲。蒼蠅、蚊子、臭蟲、跳蚤，都可以給人類傳染嚴(yán)重的疾病，比如說鼠疫、登革熱都和虱子有關(guān)系，它是一個(gè)中間的寄主，傳播疾病。再一種是農(nóng)業(yè)害蟲。我們知道人以食為天，沒有食物，金子也不能救命?；认x、馬鈴薯甲蟲、棉鈴蟲、美國(guó)白蛾，都會(huì)讓農(nóng)作物絕收。還有一種倉(cāng)儲(chǔ)害蟲，大米、豆子放久了會(huì)長(zhǎng)蟲子。人為的、惡意的制造蟲害的例子也是有的，比如朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)中的細(xì)菌戰(zhàn)(美國(guó)在中朝邊界投蒼蠅)。科學(xué)技術(shù)是雙刃劍，用對(duì)了會(huì)推動(dòng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展，用歪了會(huì)帶來(lái)巨大的危害。
　　科學(xué)很高深，也很淺顯，起步時(shí)很淺顯，研究深入了，就顯得高深，不了解時(shí)它是高深的，了解了就變得淺顯了。
　　有趣的昆蟲——屎殼郎
　　2010年6月，第19屆世界杯足球賽在南非舉辦。運(yùn)動(dòng)員^場(chǎng)時(shí)高舉一個(gè)大型的蜣螂模型。外國(guó)文化中是富含幽默的，不在乎把自己說成屎殼郎(也就是蜣螂)，也不在乎把屎殼郎作為足球賽的形象。足球是用腳踢的，屎殼郎團(tuán)糞球也用“腳”，準(zhǔn)確點(diǎn)說是用后腿，所以南非人認(rèn)為屎殼郎和足球運(yùn)動(dòng)有關(guān)系。埃及人崇拜太陽(yáng)，太陽(yáng)是圓的，屎殼郎能把糞便團(tuán)成—個(gè)圓圓的球形，所以，屎殼郎在古埃及文明和歐洲文明被叫做太陽(yáng)蟲，是一種吉祥物。在首飾、藝術(shù)品、符號(hào)設(shè)計(jì)以及草坪里的雕塑都有屎殼郎的形象，所以它與文明和文化很有關(guān)系。
　　澳大利亞原來(lái)沒有牛羊，后來(lái)引進(jìn)了，牛羊多了，它們拉的糞也多了，草原因此遭到破壞。于是，澳大利亞的科學(xué)家把屎殼郎引進(jìn)來(lái)修復(fù)草原，科學(xué)、安全地解決了這個(gè)問題，這是一個(gè)很有名的科學(xué)家利用昆蟲的例子。
　　屎殼郎有犄角嗎?雌的沒有，雄的有。發(fā)現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象后，科學(xué)家不斷地想，雄的為什么有角?當(dāng)然是用來(lái)爭(zhēng)斗、占有領(lǐng)域，那么，是不是所有的雄屎殼郎都有角?沒有角的雄性屎殼郎能不能繁殖后代?經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，屎殼郎幼蟲長(zhǎng)到一個(gè)階段并達(dá)到一定的體重就會(huì)長(zhǎng)角，否則就不長(zhǎng)。科學(xué)家再繼續(xù)深入研究，發(fā)現(xiàn)問題不是那么簡(jiǎn)單。長(zhǎng)角和不長(zhǎng)角的屎殼郎采取了兩種生存策略：力氣大就打，力氣小就偷。具體說，長(zhǎng)角的屎殼郎如果占有了一堆糞，就會(huì)堅(jiān)守著，不長(zhǎng)角的屎殼郎不敢正面進(jìn)攻，而是從旁邊悄悄地挖一個(gè)洞，偷!偷不成，跑著也靈便，最終都能生存。
　　屎殼郎長(zhǎng)不長(zhǎng)犄角，長(zhǎng)犄角和不長(zhǎng)犄角的屎殼郎行為有什么區(qū)別，這都是科學(xué)要解釋的問題。解釋這些問題能賣錢嗎?不能!能開發(fā)嗎?也不能!能馬上解決什么問題嗎?還是不能!但是這就是科學(xué)研究要探索的問題，也許研究多了，就能管事了，沒準(zhǔn)兒哪一天把這些研究成果利用在仿生學(xué)上，解決一個(gè)問題，這些研究就有用了。但是科學(xué)研究探索為什么屎殼郎長(zhǎng)犄角，或者這個(gè)物種是怎么繁衍的，絕對(duì)不是一定要干預(yù)這件事情，科學(xué)研究就是這樣，先了解了事情，掌握了知識(shí)，至于怎么用，能不能具體解決問題，要留待將來(lái)