昆虫小讲堂(一)：昆虫的特征及历史

昆虫，作为地球上最繁盛的生物类群，推测种类可能超过1000万种。几乎遍布陆地生态系统的所有角落，从极地到高原，从雨林到沙漠，甚至是海面上都能看见它们的身影。先给大家看几个少见的生存环境。

石油赫水蝇幼虫 Helaeomyia petrolei

生活在美国加利福尼亚州的拉布雷亚沥青坑中，其幼虫可以在沥青中生存

图片源：截图自——哔哩哔哩网站《沥青坑是死亡陷阱。除了这只苍蝇。》

羚羊礁海蝽 Hermatobates lingyangjiaoensis

我国海南省三沙市羚羊礁上生活的羚羊礁海蝽，涨潮时会躲进礁石的孔洞里，靠体表的拒水毛形成的气膜呼吸，退潮后在海面上觅食

图片源：格致论道讲坛

碱水蝇 Cirrula hians

生活在美国加利福尼亚州东部的莫诺湖，湖水盐度是一般海水的两倍以上。

图片源：iNaturalist

南极蠓 Belgica antarctica

只生活在南极大陆上的一种双翅目昆虫，是一种不会飞的“蚊子”，终生陆生。

图片源：iNaturalist

虽然昆虫总体上并不受人待见，但我们日常生活中接触最多的就是昆虫，像每天在我们耳边“嗡———”个不停却又打不到的苍蝇、蚊子，在家里蹭吃蹭喝又清理不掉的蟑螂，以及看似勤勤恳恳却又经常摸鱼睡觉的蜜蜂，有爱有恨。那昆虫有哪些特征呢，这些虫子又是怎么来的呢？

很多家长在带着小朋友外出露营的时候，经常会发出惊呼：“啊！！！虫砸！！！”但定睛一看，emmmm~家长口中所说的“虫子”包括但不限于：蜘蛛、蜈蚣、蚂蚁、马陆等等，只要不是四条腿的全部都叫虫子，反正大概也未必十分错嘛！那什么样的才能叫昆虫呢?

一般来说，只有节肢动物门、昆虫纲的动物才能称之为昆虫(好像说了句废话)，它们身体分为头部、胸部以及腹部三个部分，三对足、两对翅，有复眼，拥有这些特征的基本可以称之为昆虫。

中华剑角蝗 Acrida cinerea

图片来源：https://www.meipian.cn/31y8a3w8

当然，生物没有绝对，总有那么几个叛逆的，比如：

二尾蛱蝶 Polyura narcaea

图片源：iNaturalist

蛱蝶科昆虫前足胫节退化，股节紧紧缩在胸前，看上去只剩两对足活动，常被称为“四足蝶”。

日本弓背蚁 Camponotus japonicus

图片源：李云灏

蚁科昆虫的雌性成虫翅膀脱落，在繁殖期时才可以看到雄蚁和雌蚁长出翅膀进行婚飞。

捻翅目(虫扇)科 Stylops melittae

中华日大蚊 Tipula sinica

图片源：iNaturalist

还有特殊的，捻翅目的前翅和双翅目的后翅特化成平衡棒，看上去就剩两只翅。

不过嘛，各家的叛逆儿童都不在少数，后面还会讲，这里就不赘述啦。

昆虫之所以如此繁盛，跟它们悠久的演化史是有关系的。它们拥有近4亿年的演化史，先来一个简单的演化树给大家看一看。

昆虫系统发育树

图片源：最新研究发现昆虫的起源可以上溯到约4.8亿年前 - 蜘蛛网 趣味科学网站 (eeook.com)

目前已知最早的六足类节肢动物是来自早泥盆纪的一种长相接近于Leverhulmia mariae(类似于腹部长脚的石蛃)的动物，大概长下图这样。

Leverhulmia mariae

Leverhulmia mariae的两种复原图，但根据分子生物学显示，昆虫祖先在志留纪晚期就已经登陆了

图片截自——【鬼谷说】昆虫：被偏爱的都有恃无恐_哔哩哔哩_bilibilii

它们以土壤中的有机质为食，甚至“为了”吃土，将头部的三对附肢演化成了现在的口器，能够让它们更好地吃土。随后它们的胸部背侧长出了横向的背板，突然这些背板变得可以扇动，然后昆虫就变成了目前已知第一个飞上天的动物——生活在3.25亿年前早石炭纪的德利奇虫(Delitzschala bitterfeldensis)。

德利奇虫 Delitzschala bitterfeldensis

目前已知最早的飞行昆虫，属于已灭绝的古网翅目(Palaeodictyoptera)，其中有些物种可能具有三对翅膀，也是帅到没朋友！

图片源：见水印

等等！怎么突然就起飞了？中间的剧情呢？其实很好理解，因为化石并不是那么容易形成，德利奇虫与其不会的飞的祖先之间有一个长达6500万年的化石极度缺少的时期(六足空缺期Hexapoda Gap)，所以人们压根就不知道中间发生了什么。不过不重要，自此之后，昆虫纲便一飞冲天。在石炭纪更是出现了目前已知最巨大的昆虫——巨脉蜻蜓(Meganeura monyi)。

巨脉蜻蜓 Meganeura monyi

目前已知最大的昆虫，属于已灭绝的巨差翅目(Protodonata)昆虫，和蜻蜓关系较远，翼展可达70cm

图片源：见水印

而正是由于昆虫的出现，帮助了地球上的其他生物减弱了冰期的摧残。由于植物光合作用会吸收大气中的CO₂固定在体内，而死后这些植株常被埋入地下形成煤炭，这些被固定的CO₂很难回到大气中。CO₂大量流失就会导致全球气温下降，直至进入冰期，像24亿年前的休伦冰河期(Huronian glaciation)、7亿年前的雪球地球事件(snow ball earth)以及3亿多年前的石炭纪雨林崩溃事件(Carboniferous rainforest collapse)等等，多少都跟这些植物或者光合作用者有关，对早期生命来说绝对都是灭顶之灾。

雪球地球事件 snow ball earth

图片源：86 起源：地球曾经全部被冰雪覆盖-搜狐 (sohu.com)

而昆虫的出现打破了这一局面，由于有些昆虫会啃食木头取食其中的细菌或纤维素，让树木变得疏松多孔，为细菌和真菌等分解者提供了大量的帮助，提高了它们对朽木的分解效率，使得CO₂能重新回到大气中，自此地球几乎就没有再出现过什么特别严重的冰期。

除了吃土啃木头，昆虫历史上也涌现出了一批高手，除了上面提到的巨脉蜻蜓，还有生活在早三叠纪的泰坦鸣虫(Gigatitan vulgaris)等，都是位于食物链上层的捕食性昆虫。

泰坦鸣虫 Gigatitan vulgaris

属于已灭绝的巨翅目(Megasecoptera)，该目为直翅目昆虫的祖先类群，有些物种已具备鸣叫能力

图片源：https://tieba.baidu.com/p/8012257483

然而就在昆虫一路高歌猛进之时，突然就被踩了一脚刹车，而踩刹车的不是别人，正是我们脊椎动物。早期脊椎动物演化出了下颌，给海洋带去“颌平”，登陆之后更是打遍天下无敌手。早期倒是对昆虫没啥影响，一直到三叠纪中期，体型大于10cm的到处都是，毕竟地上跑的抓不住天上飞的。结果...........翼龙来了。昆虫：“我@*#*#@&￥！”此后，昆虫便缩小到了我们今天熟悉的大小，算是昆虫演化史上少有的几次吃瘪，真是“月亮弯弯照九州，几家欢喜几家愁”。

蛙嘴翼龙(Anurognathus)捕食丽蛉(Kalligrammatidae)

图片源：见水印

不过几亿年的演化史，这些小事昆虫压根就没放在心上。它们熬过一次又一次的物种大灭绝，却依然保持繁盛。虽然它们微如尘芥，但有时我们也不得不承认，地球属于它们。套用我最喜欢的一句话作为结尾：