千姿百態(tài)的“飛行器”

歐陽(yáng)軍

自然界中能夠飛翔的動(dòng)物有很多，它們各自擁有一套“飛行器”，就是我們所說(shuō)的“翅”或“翅膀”。然而，“翅”和“翅膀”一字之差，意思并不完全相同。鳥(niǎo)類(lèi)、蝙蝠的飛行器，嚴(yán)格地說(shuō)應(yīng)稱(chēng)“翅膀”，而昆蟲(chóng)的飛行器就稱(chēng)為“翅”。因?yàn)?，前者是由前肢（膀）演變?lái)的，即由原來(lái)的行走器官逐漸轉(zhuǎn)化為飛行器官；而后者與行走的附肢毫不相干?？茖W(xué)家們根據(jù)化石推測(cè)，早在3億年前，昆蟲(chóng)的身體就出現(xiàn)了翅，從而使纖小的昆蟲(chóng)，成了地球上第一批“飛行家”。

別看昆蟲(chóng)翅薄如膜，但還挺復(fù)雜哩！昆蟲(chóng)的翅是從體壁自中胸、后胸、背板兩側(cè)，向外延伸而形成的“翅”發(fā)展來(lái)的。翅芽按其發(fā)展情況，可分為兩類(lèi)。一類(lèi)叫“外翅類(lèi)”，它是外生的，即由蟲(chóng)體表皮凸出形成；另一種叫“內(nèi)翅類(lèi)”，它是內(nèi)生的，即由蟲(chóng)體表皮內(nèi)褶，形成成蟲(chóng)盤(pán)，再由成蟲(chóng)盤(pán)長(zhǎng)出翅芽?；认x(chóng)、蜻蜓、蜉蝣等不完全變態(tài)的昆蟲(chóng)，都屬于外翅類(lèi)，金龜子、蒼蠅、蝴蝶、蛾子等完全變態(tài)的昆蟲(chóng)，均屬于內(nèi)翅類(lèi)。

在昆蟲(chóng)幼嫩細(xì)小的翅芽中，蘊(yùn)藏著輕紗般的闊翅，還有氣管、血管、神經(jīng)等，隨著蟲(chóng)體生長(zhǎng)發(fā)育，翅芽漸漸伸展成薄而扁平的形狀，只留氣管貫穿其中，形成堅(jiān)實(shí)而隆起的“翅脈”，對(duì)翅起著支架作用。翅脈在翅面上的分布形成，因種而異。昆蟲(chóng)學(xué)家把這種分布形成稱(chēng)為“脈相”，有“縱脈”和“橫脈”之分，縱橫脈相交錯(cuò)，在翅面上形成很多“翅室”。脈相是昆蟲(chóng)分類(lèi)學(xué)的重要標(biāo)志，怪不得昆蟲(chóng)學(xué)家拿到一枚翅，就能從上百萬(wàn)種蟲(chóng)子中識(shí)別出屬于哪一類(lèi)。

絕大多數(shù)昆蟲(chóng)的成蟲(chóng)都具有兩對(duì)翅，生長(zhǎng)在中胸上的叫“前翅”，生長(zhǎng)在后腳上的叫“后翅”。由于昆蟲(chóng)的生活方式及其所處生活環(huán)境不同，昆蟲(chóng)的翅也是五花八門(mén)。蜜蜂、蒼蠅、螞蟻、蜻蜓的翅呈膜質(zhì)、輕薄，光滑而透明，翅脈清楚可見(jiàn)，叫“膜翅”。螻蛄、油葫蘆、中華蚱蜢、蝗蟲(chóng)的翅，前翅狹小呈革質(zhì)，叫“復(fù)翅”，后翅寬大呈膜質(zhì)，且能折疊藏匿于前翅下。

有的昆蟲(chóng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的進(jìn)化，前翅翅面加厚，全部角質(zhì)化，質(zhì)地堅(jiān)硬，失去翅脈，如同鞘套，稱(chēng)作“鞘翅”，而后翅膜質(zhì)，常折疊藏匿于前翅下，翅脈稀少。人們熟悉的瓢蟲(chóng)、天牛、金龜子、叩頭蟲(chóng)的翅就是這樣。它們的飛行靠膜質(zhì)的后翅，翅震低，飛速不快。但是，鞘翅對(duì)蟲(chóng)體具有盔甲般的保護(hù)作用，而且在飛行時(shí)呈V字形，并且微微擺動(dòng)，能在飛行時(shí)保持穩(wěn)定。

有趣的是，有些昆蟲(chóng)如梨蝽，三點(diǎn)盲蝽、豆二星蝽等，它們的前翅僅在基部角質(zhì)化，而前翅的端部和后翅仍為膜質(zhì)，故前翅特稱(chēng)“半鞘翅”。

還有許多昆蟲(chóng)，翅面上長(zhǎng)著不同的被覆物，如毛翅目昆蟲(chóng)的翅面上長(zhǎng)有很多毛，叫“毛翅”；薊馬的翅雖狹小，但覆有很多細(xì)小的纓狀毛，叫“纓翅”；蝴蝶、蛾子的翅面上，密布著一層五光十色的粉狀鱗片，構(gòu)成了各種色彩悅目的圖案，稱(chēng)“鱗翅”。鱗翅上的粉狀鱗片并不是浮在翅面上的細(xì)粉，而是從翅膜上生出來(lái)的一種體毛的變形。有的昆蟲(chóng)翅上還有特殊的結(jié)構(gòu)，如蜜蜂，一旦停下來(lái)，那寬大的翅立刻變成了兩條狹窄的薄片。

原來(lái)，蜜蜂的前翅有褶，可以像扇子一樣折疊起來(lái)，折疊后，它的后腹部就全部露在外面。如果用放大鏡觀察，可以在蜜蜂的后翅尖端邊緣上發(fā)現(xiàn)一排齒狀的小鉤，叫“翅鉤”；而在前翅背面生有一排小孔，當(dāng)前后翅重疊在一起時(shí)，后翅翅鉤恰在前翅的小孔里，十分牢固。雄蜂不如雌蜂善于飛翔，就是因?yàn)樾鄯涑徙^比雌蜂要少得多。

蒼蠅、蚊子這些人們非常熟悉的昆蟲(chóng)，雖然屬于雙翅目的“成員”，但卻只有一對(duì)前翅，它們的后翅到哪里去了呢？原來(lái)后翅已退化成兩根小棒，昆蟲(chóng)學(xué)上叫“平衡棒”。平衡棒在飛行中的振動(dòng)與前翅運(yùn)動(dòng)方向相反，但頻率相同，在飛行中起平衡作用。

有些昆蟲(chóng)的雙翅完全退化，當(dāng)然也就失去了飛翔的本領(lǐng)。如令人厭惡的臭蟲(chóng)，盡管它們的老祖宗曾生有長(zhǎng)翅，但由于長(zhǎng)期的洞穴生活，后來(lái)又跟著人類(lèi)遷移到室內(nèi)，根本不使用翅飛翔，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的歲月，它們的雙翅便完全退化了，僅僅在前翅的基部遺留下一點(diǎn)痕跡，稱(chēng)為“翅基”。

昆蟲(chóng)學(xué)家根據(jù)昆蟲(chóng)有無(wú)翅，將昆蟲(chóng)綱分為兩大亞綱；無(wú)翅亞綱和有翅亞綱，其中有翅亞綱占絕大多數(shù)，無(wú)翅亞綱只是少數(shù)比較原始的昆蟲(chóng)。

在有翅亞綱中，一般分有28個(gè)目，其中有12個(gè)目是以翅態(tài)命名的，如常見(jiàn)的美翅目、稍翅目、半翅目、鱗翅目、毛翅目、纓翅目等。有翅昆蟲(chóng)一般又可分為古翅類(lèi)和新翅類(lèi)。古翅類(lèi)的如蜻蜓、蜉蝣等，這類(lèi)昆蟲(chóng)的翅較長(zhǎng)，但只能平展，不能折疊，靜止時(shí)不能覆蓋在身體背面，而豎立在背上或平放在身體兩側(cè)；新翅類(lèi)的昆蟲(chóng)的翅膀能折疊起來(lái)覆蓋在身體背面，兼作“防護(hù)衣”。

從進(jìn)化觀點(diǎn)看，古翅類(lèi)昆蟲(chóng)翅長(zhǎng)，不能折疊，占用的空間大，所以逐漸被新翅類(lèi)昆蟲(chóng)所取代。難怪在龐大興旺的昆蟲(chóng)世界里，古翅類(lèi)昆蟲(chóng)僅有蜻蜓、蜉蝣兩個(gè)家族。

從飛行速度看，蜻蜓每秒鐘能飛10～20米；金龜子2.2～3米，天蛾5米；菜粉蝶1.8～2.3米；家蠅2米；牛虻4～14米；蜜蜂2.5～6米。飛行不但有利昆蟲(chóng)的擴(kuò)大分布，而且對(duì)覓食、求偶、逃避天敵都很有利，加上昆蟲(chóng)個(gè)體小巧，比同樣靠翅膀飛行的鳥(niǎo)類(lèi)顯得更為靈活機(jī)動(dòng)。這是昆蟲(chóng)之所以具有強(qiáng)大的適應(yīng)能力而繁衍不息的重要原因之一。

昆蟲(chóng)的飛行包含著無(wú)窮的奧秘，科學(xué)家們通過(guò)探索，已經(jīng)獲得了一批令人鼓舞的科研成果。比如蚊子、蒼蠅的平衡棒，不僅在水平飛行時(shí)起著穩(wěn)定和平衡的作用，當(dāng)航向偏離時(shí)，一側(cè)平衡棒會(huì)扭轉(zhuǎn)震動(dòng)，這種扭轉(zhuǎn)傳至基部感覺(jué)器，從而改變前翅某一側(cè)的翅震，以便及時(shí)糾正航向。此外，平衡棒還可以保持蟲(chóng)體的緊張度，便成了一種小巧新型的導(dǎo)航儀“音叉式振動(dòng)陀螺儀”，可用在火箭和高速的飛機(jī)上，以保持其穩(wěn)定性，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。

又如，在空氣動(dòng)力學(xué)中有一種叫顫振的現(xiàn)象，它是機(jī)翼在飛行中的有害振動(dòng)，飛機(jī)飛得太快時(shí)，這種顫振往往造成機(jī)毀人亡的事故，蜻蜓的翅在漫長(zhǎng)的進(jìn)化中，發(fā)展了一種對(duì)抗顫振的措施——翅末端前緣出現(xiàn)翅痣。這就是蜻蜓的抗顫振裝置。現(xiàn)代飛機(jī)機(jī)翼末端前緣也有類(lèi)似的加厚區(qū)，飛機(jī)上的這種抗顫振裝置與蜻蜓的翅痣原理同出一轍?？磥?lái)，昆蟲(chóng)的翅不僅為昆蟲(chóng)開(kāi)辟了廣闊的生活天地，而且為現(xiàn)代仿生學(xué)展示了無(wú)限誘人的前景。