昆蟲如何取暖、降溫？

冷與熱

人類是恒溫動物，也被稱為溫血動物，人體恒溫系統(tǒng)可以控制他們的體溫保持在37攝氏度不變，人體已進(jìn)化形成幾種機(jī)制來保持熱量，并在必要的時候排出體外，比如出汗、起雞皮疙瘩、顫抖等方式；其他哺乳動物也有相應(yīng)的策略，例如：長著厚密皮毛，不停地喘氣。

與恒溫動物不同，變溫動物通常被稱為冷血動物，其中包括爬行動物和兩棲動物，他們的體溫隨著周圍溫度而波動，這就是為什么蛇和短吻鱷是“鐵桿日光浴者”。

昆蟲屬于哪一類

昆蟲是由身體兩側(cè)對稱多肢體構(gòu)成，身體分為幾段。從某種意義上講，昆蟲是“終極雪花”——其形態(tài)、行為和適應(yīng)性有著驚人多樣性。因此，昆蟲并不完全屬于溫血動物或者冷血動物的范疇。

傳統(tǒng)上認(rèn)為昆蟲是變溫動物，的確如此，但并不完全這樣，有些昆蟲比其他昆蟲更易受外界溫度的影響。事實上昆蟲分為恒溫和變溫動物兩類，變溫動物是指體溫可以依據(jù)周圍環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的昆蟲。恒溫動物有能力調(diào)節(jié)身體內(nèi)部溫度，尤其是某些身體部位，對某些身體部位的選擇性加熱或者冷卻稱為（區(qū)域）異質(zhì)性，像黃蜂、蜜蜂、飛蛾、蝴蝶和甲蟲，它們都是恒溫動物。

飛行降溫，顫抖取暖

昆蟲在高速飛行時揮動手臂，需要消耗大量的熱量。為了產(chǎn)生飛行所需的所有能量，昆蟲必須擁有快速代謝率。因此，昆蟲降溫的一種方式就是通過飛行。飛行增加了血淋巴循環(huán)，血淋巴是昆蟲體內(nèi)的一種液體，類似于人體血液，它將熱量散發(fā)至全身各處，來自昆蟲胸部的熱量，也就是翅膀所在的位置，被傳遞至腹部，腹部的熱量通過蒸發(fā)將逐漸流失。這樣，昆蟲腹部就像一個散熱器，冷的時候可以“儲存”熱量，太熱的時候就像一個熱量分配器。

低溫條件下，昆蟲飛行會消耗多余的熱量，而低溫條件下飛行所需的新陳代謝反應(yīng)不夠快，因此并不適合飛行。為了克服這一點，昆蟲會進(jìn)行一些“熱身運動”——用力地前后拍打翅膀，該行為類似于顫抖，目的是在不飛行時產(chǎn)生取暖的熱量。如果身體暖和準(zhǔn)備起飛時，它們會在起飛前幾分鐘將“引擎”加速。

利用“無效循環(huán)”

顫抖并不是昆蟲唯一的取暖方式，科學(xué)家通過幾項研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)蜜蜂試圖暖和身體時，會出現(xiàn)一個能量“無效循環(huán)”。該過程是沒有取暖效果的，它是兩個相反路徑的兩個相反步驟——糖酵解（分解葡萄糖）和糖異生（制造葡萄糖）。

果糖6-磷酸（F6P）在糖酵解過程中通過磷酸果糖激酶（PFK）轉(zhuǎn)化為果糖1、6-二磷酸（F1，6P）；在糖異生過程中，果糖1、6-二磷酸酶（FbPase）能夠轉(zhuǎn)化為兩種分子，第一個反應(yīng)使用了ATP分子，但是第二個反應(yīng)并未形成任何ATP分子。

ATP分子是細(xì)胞的“能量貨幣”，細(xì)胞通過分解ATP分子產(chǎn)生能量，擁有更多的ATP分子意味著能夠產(chǎn)生更多的熱量，細(xì)胞將必須“加班工作”，為了獲得能量，必須維持充足的ATP分子供應(yīng)。

在正常情況下，糖酵解和糖異生兩個反應(yīng)不會同時發(fā)生，細(xì)胞要么進(jìn)行糖酵解，要么進(jìn)行糖異生。然而一些蜜蜂卻有能力啟動這個循環(huán)產(chǎn)生熱量。

幸運的TRP通道

為了利用以上奇特的方法控制體溫，昆蟲必須首先感知外界環(huán)境是溫暖還是寒冷，它們通過觸角上一組感受器來完成這一過程，這些感受器被稱為“瞬時感受器電位通道（TRP通道）”。這些感受器對周圍溫度變化非常敏感，并將信息傳遞給昆蟲的神經(jīng)系統(tǒng)。（編輯/任偉）