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第9章 登陆(2)

然而,即使生长出翅膀,有些昆虫也不一定能得到很好地生存。这是因为,有些昆虫的身体十分巨大,所需的食量特别惊人,它们需要飞到更高的树木上觅食。然而,地球上经常刮大风,越高的地方风势就越大,那些身体巨大的昆虫在高高的树木上必须承受强大的风力。由于这些昆虫的翅膀裸露在外面,自然首先受到大风的袭击,所以时常折损,而翅膀折损后,这些昆虫就不能飞到树木上觅食,久而久之就被淘汰了。

自然是残酷的,大部分生长着翅膀的昆虫没能经受住自然的考验,最终走上了灭绝的道路,至今只留下蜻蜒目和蜉蝣目中的一些小型种类。

那么,为什么蜻蜓目和蜉蝣目能够生存下来呢?原因就在于它们的翅膀进化得更加先进,能够收缩折叠起来。正是在进化上这一细小的进步,使得它们获得了极大的成功,后代一直延续至今。

翅膀能够收缩折叠,称之为新翅类昆虫。最早的新翅类昆虫包括原直翅目、直翅目、蛮蠊目等,不过新翅类中大多数种类的昆虫最终还是灭绝了,只有部分直翅目和蛮蠊目昆虫,包括蝗虫、蟋蟀、蟑螂等延续至今。

刚刚说过,新翅类昆虫得到了更大的生存空间,那为什么还是有大部分都灭绝了呢?原因很简单,它们的翅膀不够发达。

受到生活环境的影响,各类昆虫的翅膀在形态和功能上各不相同。经过长期的进化,有翅昆虫曰趋多样化,出现了许多新生代类型。

最早出现翅膀的昆虫,主要是为了飞翔,它们的翅膀薄而透明,但经不起外界的侵袭。为了更好地生存,一些昆虫的翅膀发生了变异,有些昆虫的前翅变为坚韧的革质,用作保护后翅和躯体的鞘翅;有些昆虫的前翅仅基部:加厚硬化,其余部分仍为膜状的半鞘翅;有些昆虫的后翅退化成棒状,以便在飞行转弯时起到感觉和平衡作用。

昆虫长出翅膀以及翅膀的进化,扩大了它们的活动区域和分布区域,并且大大提高了对各种不同环境的适应能力。因此,昆虫得以顺利迁徙、扩散、占领新领地,这大大加速了昆虫的发展繁荣。

昆虫的由来

昆虫在地球上繁荣发展,这是动物进化史中的一个重要环节。不过,有一个问题需要弄清楚,昆虫是怎样出现的呢?前面说过,地球上最原始的生命是海洋生物,它们一度在地球上称霸了很长时期,昆虫的出现与海洋生物有什么关系呢?下面就来揭示这个问题。

现代伦敦自然历史博物馆的一个抽屉中,存放着一块最古老的昆虫化石。考古学家研究发现,这只昆虫比最早登陆的脊椎动物还要早3000万年。

当还原了这只昆虫的原貌后,可以看到它长着二个原始的大颚,基部有两个关节,能够有效地咀嚼食物。这样的大颚是昆虫所独有的,而其他长着大颚的原始生物,如衣鱼或者石蛹,则是两段式颚。

据此,考古学家推测,这只昆虫可能已经进化出翅膀,但遗憾的是,这只昆虫化石产自温泉地带,在那种环境中不适于有翅昆虫生存,因此尚需作进一步的研究。不过,无论这只原始昆虫是如何诞生的,都与原始的海生动物有着密切的关联。

我们知道,昆虫大多是陆生动物,而最早登上陆地的动物,是来自海洋的节肢动物。在奥陶纪时期,一部分海洋动物开始尝试在陆地上生存,其中的某些种类进而演化成昆虫。

那么,最原始的昆虫是由哪种海生动物进化而成的呢?考古学家推测,昆虫的祖先可能是具有同律体节的海生蠕虫状动物。这类动物每个体节都有一对附肢,在漫长的进化过程中,它们身体前部的几个体节集中在一起进化成头部,而这些体节上的附肢则进化出触角和口器。除头部外的其他体节仍保持各自独立,但每一个体节都衍生出一对强壮有力的运动器官——足。得到进化的蠕虫状生物完全具备了登上陆地的条件,因而来到陆地上繁衍生息,并进化成原始昆虫。

原始昆虫与现代昆虫有着很大的不同,原始昆虫从卵孵化后的幼虫期到成虫期,身体的形态始终没有多少改变,只是在发育过程中身体的节数一节节增加,生殖系统随之逐步完善、成熟。

原始昆虫尚没有进化出翅膀,腹足也没有完全退化,这种原始特征在现代的无翅亚纲昆虫中仍然可见到。总之,原始昆虫的生命发育变化还处于不完全变态。

为了适应陆地上的大风环境,无翅的原始昆虫又进化出两对翅膀。后来,受到陆地环境的影响,有翅昆虫的大部分附肢都退化掉了,仅有腹末体节的附肢进化成尾须和产卵器官。

在最原始的昆虫出现在陆地的时候,那时的陆地仅分为两部分,一部分是位于南半球的巨大古陆,另一部分是位于赤道附近的较小的大陆。

前面已经交代过,在昆虫出现以后的3000万年后,陆地上才出现行动缓慢的两栖脊椎动物。当时的两栖动物还不能远离水边,扩散的范围非常小。在这种条件下,昆虫群体除了来自自身群体的威胁及其他一些节肢动物外,并没有强大的天敌,因此昆虫得以迅速发展,成为陆地上的霸主。

昆虫雄霸天下

下面来介绍一下石炭纪时期由昆虫打下的天下。

如果有时光机的话,回到石炭纪时期,就会看到这样一幅场景。

茂密的蕨类植物森林遍布地球的陆地,森林中千奇百怪的昆虫层出不穷。这些昆虫中,有70厘米左右的巨大蜻蜒,有60厘米左右的巨蝎,有30厘米左右的千足虫,等等。

当然,也可以看到一些非昆虫类生物,如巨型蜘蛛。不要以为蜘蛛一般都是小不点,那个时期的蜘蛛却是大得吓人。科学家在阿根廷发现了一种巨蜘蛛,它的身体就有30厘米宽,如果把它的长腿算在内,总宽可达2.4米,也许这种蜘蛛就是石炭纪时期延续下来的吧。

说到这里,就产生了一个问题:

为什么古代的昆虫都如此巨大呢?

科学家推测,这可能与当时的空气含氧量有关。据考证,石炭纪时期的大气压比现在高得多,大气层中的氧气浓度高达35%,而现在大气的氧气浓度只有2l%。那个时期的昆虫是通过遍布肌体中的气孔来“呼吸”氧气的,气孔中有很多微型气管,而气管中由上往下又附着更多的小气孔,整个呼吸系统就是孔中带管,管中有孔。在当时的大气压力下,昆虫为了呼吸更多的氧气,必须增加身体上的气孔数目,而唯一的途径就是让身体长得很大。

科学家的这一推测是有根据的,在对海洋中无脊椎动物的研究也发现,在氧气含量较高的水体中,生物的体型往往较大。通过对果蝇的实验发现,在氧气含量高气压也高的环境下,接受试验的果蝇生活到第五代,身体尺寸增长了20%,这是因为较高的大气压会使氧气更多地进入昆虫体内。

在石炭纪那种得天独厚的环境中,巨型昆虫生生不息,开拓着属于它们的时代。

石炭纪中期,有翅类昆虫如同当初的寒武纪生命大爆发一样,在数目和种类上都呈现飞速增长的趋势。当时的昆虫纲不断分化出各种目,包括双尾目、缨翅目、蜉蝣目、直翅目、蜚蠊目,等等。

值得一提的是,蜚蠊目昆虫一度成为众多纲目昆虫中的佼佼者,科学家在石炭纪地层中发现最多的昆虫化石就是蜚蠊目昆虫。.不难想象,在当时的陆地上,难以计数的蜚蠊目昆虫,如体型巨大的蟑螂到处乱爬,会是怎样一种蔚为壮观的景象。

石炭纪中期的昆虫还出现了一个尤为重要的特征,它们的翅膀可以收缩折叠起来,这使得它们的生存空间进一步扩大,如在死木的裂缝内、落叶中、石头下,它们都可以生存,并可以有效地躲避天敌。

到了石炭纪末期,现代各种有翅昆虫的祖先就基本都出现了。如存续至今的蜉蝣目、蜻蜒目、禧翅目、直翅目、蜚蠊目、半翅目等,都是在这一时期产生的。

大家都知道,任何生物得以生存,与它们所处的环境有着密切关系。石炭纪时期的昆虫之所以能够发展壮大,是因为这一时期的蕨类森林为它们提供了温床。

石炭纪是植物世界大繁盛的代表时期。石炭世早期,古蕨类植物发展得异常壮大,但只能适应于滨海低地的环境;石炭世晚期,真蕨类和种子蕨类开始迅速发展。

石炭纪之后的二叠纪,昆虫种群中的蜚蠊目和直翅目在多样性上达到了顶峰,其他种群如啮虫目、同翅目、半翅目、长翅目和鞘翅目的多样性也在不断增加。

二叠纪时期的昆虫,在生殖系统上发生了很大变化。

石炭纪时期的昆虫一般是采取渐变的方式发育,而二叠纪时期的昆虫出现了蛹期发育。

由于蛹期可以使昆虫在寒冷的时期生存下来,因此今天的多数昆虫仍然保留了这个特征。

昆虫蛹期的生殖特征,使得幼虫不再是成虫的小型翻版,幼虫变成了“取食机器”,而成虫则成为“繁殖机器”,这就为昆虫提高了更大的生存几率。

是因为这一时期的蕨类森林为它们提供了温床。

石炭纪是植物世界大繁盛的代表时期。石炭世早期,古蕨类植物发展得异常壮大,但只能适应于滨海低地的环境;石炭世晚期,真蕨类和种子蕨类开始迅速发展。

石炭纪之后的二叠纪,昆虫种群中的蜚蠊目和直翅目在多样性上达到了顶峰,其他种群如啮虫目、同翅目、半翅目、长翅目和鞘翅目的多样性也在不断增加。

二叠纪时期的昆虫,在生殖系统上发生了很大变化。

石炭纪时期的昆虫一般是采取渐变的方式发育,而二叠纪时期的昆虫出现了蛹期发育。

由于蛹期可以使昆虫在寒冷的时期生存下来,因此今天的多数昆虫仍然保留了这个特征。昆虫蛹期的生殖特征,使得幼虫不再是成虫的小型翻版,幼虫变成了“取食机器”,而成虫则成为“繁殖机器”,这就为昆虫提高了更大的生存几率。

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