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为什么昆虫都那么小?这部纪录片的答案是:没心没肺

发布时间:2018-04-25 14:53:41   发布人:病媒生物防制科   阅读数:445   来源:SME情报员 专栏文章

当你手握拖鞋打死一只又一只蟑螂的时候,你是否好奇过那些从蟑螂体内爆出的白色物质是什么?

当你听说“被切掉头的蟑螂最终死于饥饿和缺水”时,你是否质疑过它的真实性?

这是一部能激起观众强烈好奇心的纪录片。


虽说它的主题是听起来有些惊悚的解剖,但因为对象是昆虫,没有血淋淋的场景,也不太有死亡的气息,如果你不恐惧出镜的那些昆虫,这将是一部值得享受的纪录片。

如果你对昆虫有着莫名的恐惧,那也同样推荐观看,因为解剖的目的就是让我们更了解昆虫,毕竟无知才是恐惧的源头。

解剖是了解一种动物内部结构比较直观的方式。

从杀猪宰羊时的庖解到16世纪维萨里带来的真正意义上的人体解剖,解剖开始变得不再神秘。


就算对医学不甚了解的普通人,也知道医学生会解剖一些两栖动物或小型哺乳动物,但似乎没怎么听说过解剖昆虫。

我在看到这部纪录片的标题时,同样感到一震,“是啊,我对昆虫的内部知之甚少,却没想过昆虫也可以解剖。”

其原因并不难解释,正是影片中第一个提到的昆虫特征——外骨骼。


所有昆虫的外部结构基本相同,都分为头部、胸部、腹部,这三部分都由外骨骼保护。

而这些外骨骼硬且脆,如果没有专业的工具,贸然解剖多半只会弄得稀烂。

昆虫学家选择了大家最熟悉也最反感的蟑螂作为解剖对象,当然这不是我们家中常见的美洲大蠊或澳洲大蠊,而是马达加斯加发声蟑螂,一种体型较大的温和宠物蟑螂。

掀开蟑螂腹部的外骨骼,就会发现它的体内充满了黏糊糊的白色物质,这是蟑螂体内的脂肪体,是储存脂肪蛋白质等营养物质的组织,也是我们踩爆蟑螂后看见的物质。

剔除这些恼人的恶心物质,就可以开始展示蟑螂的内脏结构了,也是最令人惊异的部分。


可能很多人不知道,昆虫是没有类似人类心脏的器官,也没有用于呼吸的肺部,可以说是“没心没肺”

昆虫依靠身体两侧的气孔进行呼吸,是一种开放式的气体交换系统,空气从气孔进入到体内的大型管网系统,再由这些管道输送给其所包围的各种器官。

这种呼吸方式可以说是很精明,但也制约了昆虫的体型。


为什么那些体型巨大的昆虫永远只存在于猎奇B级片当中,而现实中昆虫永远就只有那么小?


对于现存体型较大的昆虫而言,这种开放式的呼吸系统在应付马拉松式的飞行时已经接近极限,它们体内的呼吸管道已经占到了相当大的体积。


如果体型进一步变大,它们的呼吸系统比例要更进一步变大,陷入了一个瓶颈,正如当年活塞螺旋桨飞机在速度上所面临的问题一样。

但我们却也发掘出体型巨大的昆虫化石,这就说明巨大化的昆虫的确曾经在地球上存在过,这又如何解释呢?


如果有读过我们上一周的文章,你应该会马上想到这是大气含氧量的差异所导致的。

的确,在3-4亿年前,地球大气的含氧量因为植物的茂盛而飙升至30%左右,这无疑极大地提高了昆虫呼吸的效率,从而打破了呼吸方式对体型的限制。


在实验室里,同一代蜻蜓在不同氧含量条件下的体型差异就已经相当显著了,高氧含量环境下的蜻蜓体长要比正常条件下的蜻蜓长20%-25%。

虽然昆虫的呼吸系统与我们有着巨大的差异,但它们的消化系统却与我们的非常相似,同样也是主要由一条从口部延伸至肛门的消化道组成,同样具有食道、胃、肠子等结构。


它们的消化系统要比哺乳动物来得更高效,养分直接穿过消化道管壁,输送给临近的各种器官,剩余的部分则转化为脂肪体。

除此之外,对发声蟑螂的解剖还引出了另一个昆虫的神奇之处,关于他们的大脑。


毫无疑问,昆虫们那个明显的头部里是有大脑的,一个构造简单的大脑,它通常非常小,即使把昆虫放大至人类那么大的体型,它们的脑子可能也只有核桃那么大。

这颗不大的脑子用来处理各种高级活动,例如视觉嗅觉等感官,但脑子真的并非是昆虫生存的必需品。


从蟑螂的背部入手,掀开它背部厚重的盔甲,可以在一团“浆糊”中找到位于正中的一条神经索以及神经节,这些神经结构类似于人类的神经中枢,但它们的功能却比高级动物的神经要强得多。

这些神经节均匀分布在昆虫体内各处,负责控制附近的器官。

例如位于胸部的神经节要控制爬行和飞行(如果有翅膀的话),换句话说就是昆虫的大脑并不只装在头部,而是分布在全身各处,它们控制着呼吸、进食、消化等基础活动。

所以,一只被砍了头的蟑螂并不会像人一样因为失去了脑部就即刻死亡,它们只会因为失去头部的进食器官而饥饿或缺水致死,那个流行的说法并不是谣言。