「昆虫百科」蜉蝣

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与蜻蜓一样,蜉蝣是现存最古老的飞行昆虫之一。由于二者都缺乏翅膀伸缩机制,蜻蜓目和蜉蝣目一起被列为古翼类下仅有的代表,而其他有翼昆虫都被归入新翅类。

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蜉蝣类的代表物种1.蜉蝣的亚成虫或其成虫前的阶段,俗称“讨债鬼”,以能在飞行中捕食而著称。2.二翅蜉,是一种在花园池塘和其他静止的水体中很常见的欧洲物种。3.图中是处于亚成虫阶段的末龄鸭绿蜉蝣,这种蜉蝣的若虫需要两年多时间才能发育成熟。

古翼类昆虫最早出现在距今3.54亿~2.95亿年前的石炭纪,当时存在的物种可能比现今的更为丰富。而与现代属类相似的形态出现在距今2.48亿年前的二叠纪,那时原本陆生的幼虫可能已经变为水生。与蜻蜓一样,蜉蝣的成虫生活大部分都在飞行中度过。

朝生暮死的昆虫

形态和功能

蜉蝣目成虫的身体小巧而柔软,静止时翅膀在背后垂直竖立。它们典型的大前翅上有丰富的翅脉,包括许多三分岔的细脉路,且布满了交替的凸起和凹下如凹槽状的纹路。后翅已经极大地萎缩,有的种类则根本没有后翅。翅膀的表面没有鳞片或刚毛(纤毛),发育成熟的蜉蝣会停止进食,存活不会超过数天,有的甚至少于1小时,它们几乎把毕生的精力都用于在空中交配。这一物种的特点就是其成虫期非常短暂,其德文俗名“Eintagsfliegen”的意思就是“只活一天的虫”。蜉蝣幼虫在末龄阶段生殖腺通常已经发育成熟。

在那些成虫生命最短暂的种类中,鲎蜉大概是最有名的一群,是自亚成虫期后就从不蜕皮的少数蜉蝣之一。雄性鲎蜉在日出时羽化,羽化后仅能活45分钟,雌性的生命也同样短暂。鲎蜉的幼虫像罩子或壳,能紧紧附着在物体表面——通常为湍急水流中的石块。由于鲎蜉幼虫与鳃足动物表面很相似,在1785年最初被发现之时,它被归为甲壳纲动物,直到1871年才更正为蜉蝣幼虫。体型小巧、生命短暂的鲎蜉成虫直到1954年才被发现,在这个阶段,其附肢已经萎缩,完成交配的飞行任务后即死去。

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北爱尔兰泥沼中的水草上,趴着一只裳蜉属蜉蝣的晚期幼虫。整个蜉蝣目中,除了1种外,其余2000多种蜉蝣的幼虫都是水生的,它们附着在水中的物体或碎石上,一年要经历25次或更多的蜕皮,一旦羽化,就完成了从水中生活到空中生活的这一巨大切换,使它们进入倒数第二个有翅“亚成虫”阶段,接下来就是它们短暂的成虫阶段。连续地蜕皮

发育阶段

蜉蝣幼虫生活在各种各样的淡水栖息地,大部分存在于温度适中、不断流动的活水中。少数可在咸水中生存,有一种甚至在陆地上也能活。水生的幼虫要在几个星期到1年,或更长的时间内经历10~50次(一般是15~25次)蜕皮,此后才能进入蜉蝣特有的陆生、有翼、成虫前的亚成虫阶段。大多数种类的亚成虫期从寥寥几分钟到一两天不等,随后它们经过蜕皮,变成性成熟的成虫。除了鲎蜉科,网脉蜉科、褶缘蜉科和短足蜉科成员的亚成虫阶段后都不再蜕皮。

蜉蝣知识档案

纲:昆虫纲

亚纲:有翅亚纲

目:蜉蝣目

19个科,约2000种,有蜉蝣科;四节蜉科;细蜉科;短丝蜉科;扁蜉科(包括池塘蜉蝣、四节蜉蝣、湖泊蜉蝣);扁蜉蝣科;细裳蜉科等。

分布除南极洲,北极高纬度地区和部分海洋岛屿外,全世界均有分布。

体型中等;翼展从不到1厘米到5厘米不等。

特征可咬合口器,同一目的总体结构相似;成虫口器退化,不能进食;触角形同刚毛(被刚毛覆盖的);静止时2对有丰富翅脉的翅膀(后翅较小,可能没有翅脉)保持垂直;成虫和幼虫腹部末端有3根丝状“尾巴”(尾须);成虫的尾须与身体其余部分的长度相等或稍长;翅膀长在体外(外翅类)。

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生命周期幼虫(有时也称若虫)水生;有独一无二的有翼预成虫时期(亚成虫或幼虫);不完全变形(半变态)。

保护级别2种最近已经灭绝。大型蓝湖蜉蝣被列为濒危物种。

亚成虫阶段的生物作用还未被人们所知,不过对此大致有两种猜测:其一,额外的蜕皮使尾(保证飞行的稳定性)和雄性长长的前腿(交配时会用到)能达到仅通过一次蜕皮所不能达到的长度;其二,通过有翼阶段的蜕皮,蜉蝣保留了翅膀表面防水的短毛(刚毛),能避免在危急时刻被困在水中。但这两种猜测都没有获得广泛的认可,仍有待研究。

从外表上看来,蜉蝣幼虫有些类似于缨尾目的衣鱼。幼虫的腹部末端有2~3条长“尾巴”(尾须),比成虫的尾须要稍短一些。它们的呼吸系统是封闭的,通过扁平状的鳃呼吸;鳃位于腹部的两侧,布满许多微气管。蜉蝣幼虫有最多可达9对的鳃,有的暴露在鳃室中,或被隐藏在鳃室的鳃盖下,通过鳃的运动,水在鳃室中穿流。短丝蜉科幼虫的鳃被用做辅助移动的“桨”——这有可能是鳃最初的功能。而另一些种类如扁蜉科成员的鳃扩张为有黏性的圆盘,可同时用于换气,使高于呼吸面的水流速度加快。鳃不能活动的蜉蝣只能局限在有高速水流的环境中生活,在那里,它们的氧气消耗与水的流速相关。对于那些通过过滤水来收集食物的蜉蝣来说,鳃的运动所产生的水流对它们很有帮助。除了腹部以外,呼吸从脉也可在身体其他部位发育出来,例如附肢基部。蜉蝣幼虫通常需要1~3年来发育,但有些气候温暖地区的小型种类一年就能繁衍三代。在温带地区,一代的生息则需要1年时间。

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蜉蝣在湖面羽化后进入短暂的成年时期——它们生命周期的顶点。此时它们紧张而又繁忙,通常只有1天或更短的时间去找一个伴侣繁衍后代。

有些蜉蝣幼虫栖息在静止的水体中,身体在鳃和尾的帮助下竖向摆动。有些则在泥泞的水底爬行,或居住在用它们上颚特殊的长牙挖出来的U形洞穴中。穴居蜉蝣一般滤食,通过其身体的摆动在洞穴中制造出水流,顺便为自己带来食物。在急流中生活的幼虫,身体是扁平状的,便于它们在缝隙中爬行,趴在河床的石头上时,水流阻力也较小。

大部分蜉蝣幼虫的生活重心就是进食:一部分是滤食动物,用前腿和口器上的刚毛收集悬浮的食物;一部分则食植物或其他生物碎屑,它们像铲土机一样从岩石或其他表面上刮食藻类;有少数则专司捕食。有些摇蚊科双翅类幼虫和蚋科的幼虫和蛹会附着在生活于流水中的蜉蝣幼虫上,它们对蜉蝣幼虫无害,还能从中获益:包括与幼虫共享取食的水流,以及在水流湍急时倒悬过来躲过急流。蜉蝣幼虫的寄生虫包括线虫和吸虫,吸虫的最终宿主是鱼类。四节蜉科蜉蝣居住在淡水双壳蚌类的外套腔上,获得经宿主过滤后的食物。蜉蝣幼虫也是各种鱼类和淡水非脊椎动物的食物,包括蜗牛、甲壳虫、臭虫、石蛾幼虫、蜻蜓幼虫和石蝇幼虫。许多蜉蝣的名字都来源于捕食它们的鱼类的名字。

包括穴居蜉蝣在内的部分种类的幼虫,有时大量聚集在同一个宽广的栖息地,如北美的伊利湖和密西西比河这类大型湖泊与河流中,也包括一些瑞士的湖泊。它们时不时地同时涌现给岸边的社区带来大麻烦:因为蜉蝣成虫喜欢往树叶里钻,被路灯吸引后会聚集在灯下1米或更低处,使交通受阻。

在温带地区,不同种类的蜉蝣均在夏季羽化。热带地区的蜉蝣,羽化则是季节性的,或参照一年中的月相羽化。为完成其倒数第二次蜕皮(羽化),末龄幼虫有的离开水体,有些小型种类则直接在水面羽化。它们首先蜕皮成为有薄薄翅膀的亚成虫。大多数亚成虫在短距离飞行后再次蜕皮,成为翅膀透明、性发育成熟、常被钓鱼者们用做“旋式诱饵”的成虫。有的种类这两次蜕皮的间隔是几分钟,有的则长达数小时。

为后代而冲刺

成虫的形态和习性

蜉蝣成虫不进食。蜕皮后,它们的消化道内充满了空气——最后一次蜕皮之前,中肠两端愈合起来,形成一个封闭的腊肠状的气球,里面全是空气,使幼虫能轻易地升到水面上来。这种现象在细蜉类蜉蝣中最为显著。当大量的蜉蝣聚集在水面时,给人的感觉就好像雨点不停地落在水面上一样。

平静的天气里,雄性蜉蝣会云集起来,在空中跳拍打舞,同时交替地一会飞起来,一会慢慢地向下滑行。身上的3根长须能减缓它们下降的速度。雄性蜉蝣的复眼上半部比较特别,晶状体(小眼)相对较大,好像另外形成了一个单独的眼睛。小眼的视力灵敏度更高,专门用来观察运动中的物体——大概是因为常用来观察在它们上面飞的雌性而形成的某种进化适应性;复眼的下半部则用来朝向侧面和下面,对细节的观察更加敏锐。

如果一只雌性蜉蝣闯进雄性蜉蝣群中,会立刻被下面的雄性用前足延长形成的抱器一把抱住,跗节上的爪扣进雌性胸膜的凹陷处,一对阴茎插进雌性的生殖孔中进行体内受精,随之它们缓缓落到地面上,整个过程仅持续几秒。此后,雌性蜉蝣把受精卵产在水中,数量多少不定,多数时候是一点一点地产卵——它们一遍遍重复地用腹部的一个小突起点水。少数生活在溪流中的蜉蝣,会沉到水下去产卵。活水中的卵,常常一端带有黏盘,或伸出有黏性的细丝,使它们不会被水冲走。

大约有50种蜉蝣是单性生殖,其中有5种没有雄性,单性生殖是唯一的繁殖方式。其中如四节蜉蝣,在末龄幼虫期体内已有完全成形的胚芽开始孵化为一龄幼虫。

环境污染的警钟

物种和环境保护

由于很多种蜉蝣对缺氧和酸性环境非常敏感,因此一个地区的蜉蝣数量可以作为衡量这个地区环境污染的标尺。北美和欧洲多地的酸雨曾杀死了蜉蝣栖息地的幼虫,使当地鱼群的数量也随之减少——因为蜉蝣幼虫是鱼群的主要食物。1675年,伟大的荷兰生物学家简·施旺麦丹对一种蜉蝣做了详尽的描述,当时这种蜉蝣在荷兰的数量很丰富,但是现在,整个西欧都找不着这种蜉蝣的踪迹了,原因就是蜉蝣的幼虫对环境污染的极端敏感。因此,蜉蝣的存在可以作为鉴定水体质量的重要标准。

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