34-39 无数蜻蜓齐上下——蜻蜓的空中趣事(二)_秦自民.pdf

自然 Nature34百科知识 2023.07B进行最后致命一击的冲动是与生俱来的一种行为序列，其顺序是固定的，永远不变的。同一个物种的每一个成员生来就知道怎样进行这致命一击，并且它们的方式也一模一样。【美】坦普尔葛兰汀 凯瑟琳约翰逊我们为什么不说话无数蜻蜓齐上下无数蜻蜓齐上下蜻蜓的空中趣事蜻蜓的空中趣事(二)(二)“无数蜻蜓飞晚照，红蓼梢头，款款嬉游。”夏日黄昏，红蓼挺拔，菱叶萦波，无数蜻蜓围绕其间，不过它们不是在追逐嬉戏，而是在狩猎谋生。从纤小的侏红小蜻，到中等体形的尖板曦箭蜓，再到大个子巨圆臀大蜓，各种蜻蜓都有着超强的飞行能力和精准的捕食能力。对于它们而言，在空中猎食小昆虫如探囊取物、轻而易举。苍蝇、蚊子、叶蝉、蛾类等农林牧业害虫遇到蜻蜓，只能自认倒霉、束手就擒。秦自民自然Nature34百科知识 2023.07BNature自然35百科知识 2023.07B蜻蜓家族分支蜻蜓目可分为 3 个亚目：差翅亚目、均翅亚目和间翅亚目。人们常说的蜻蜓，其实是差翅亚目昆虫的统称，包括蜻、蜓两总科（一说包括蜻、蜓、大蜓三总科）。目前世界已知的蜻蜓种类超过 6400 种，中国有 300 多种，以蜻科和蜓科种类最为常见。蜻科种类的体色绚丽多彩，如黄蜻、锥腹蜻、斑丽翅蜻、大黄赤蜻等；蜓科种类的体表一般有鲜明的色彩和花纹，如碧翠蜓、长痣绿蜓、黑纹伟蜓、帝王伟蜓等。均翅亚目的昆虫统称蟌，俗称“豆娘”，包括蟌、色蟌、歧蟌、丝蟌四总科。蟌科是蜻蜓目中最大的一科，有 1000 多种，如七条蟌、黄尾小蟌、昧影细蟌、长叶异痣蟌等。间翅亚目种类很少，是古老的孑遗物种，有“活化石”之称，比如昔蜓。昔蜓是古蜻蜓在现代唯一的后裔，在地球上的存活时间已经超过2.4 亿年。如何分辨蜻与蜓通常可从体形上对蜻科和蜓科昆虫进行区分。蜻科昆虫多为中等体形；腹部较短，尾部短而逐渐变细。蜓科昆虫体形大而粗；腹部细长，至尾部又膨大；复眼大，左右复眼在头部上方有较大的接触面。不过，分辨蜻与蜓最专业的方法还是通过它们前后翅的翅脉来进行区分。翅脉是昆虫翅膀上横纵方向的脉纹，有气管和神经分布其中，翅脉所组成的封闭空间叫翅室。在蜻蜓的众多翅室中，三角室最为特殊。蜻科昆虫的前翅三角室最尖的角朝后，后翅三角室最尖的角朝外；对于蜓科昆虫而言，无论是前翅还是后翅，三角室最尖的角都朝外。通过辨识三角室最尖角的朝向，可知这是某蜻科昆虫的翅膀自然 Nature36百科知识 2023.07B会倒飞的顶级猎手蜻蜓看起来不胜凉风，却一点儿也不温柔，它们“无肉不欢”，从不吃素，捕食成功率很高，算得上昆虫中的顶级猎手。天下武功唯快不破。蜻蜓之所以具有如此高的捕食成功率，主要是因为飞行速度快，变向技巧高。蜻蜓轻薄的翅膀每秒可振动 30 50 次,冲刺速度可达每秒 40 米。每一个翅膀都由不同的肌肉单独控制，飞行时互不干扰，运动轨迹可以完全不同，从而使其可以随意转动翅膀，快速改变方向，轻松完成各种高难度的飞行特技。蜻蜓不仅可以在高速运动中迅速静止、灵活悬停，还可以瞬间从悬停状态转为高速飞行，或者突然垂直起降。最特别的是，蜻蜓有高超的飞行姿态矫正技巧，它不仅会“飘移”，甚至会倒飞，而它也是目前唯一会倒飞的昆虫。当然，蜻蜓捕食也有失手的时候。不过，那不是不能，而是不想。在捕食燕尾蝶幼虫时，蜻蜓有时不得不放弃。因为肉墩墩的燕尾蝶幼虫在受到攻击时，臭腺会突然膨胀出来，并散发出刺鼻的臭味。蜻蜓宁可少吃一顿也不想忍受这种恶臭，只好悻悻飞走。蚊子的“噩梦”蜻蜓是不折不扣的肉食性动物，猎食的范围很广，尤其是蚊子的死敌。夏夜嗡嗡飞舞的蚊子总搅得人烦躁不安，但它们有一个挥之不去的“噩梦”蜻蜓。苏辙题王生画三蚕蜻蜓二首（其二）一诗就用清朗恬淡、简洁准确的诗句再现了蜻蜓活灵活现的神态：“蜻蜓飞翾翾，向空无所著。忽然逢飞蚊，验尔饥火作。”有人做过实验，捉住蜻蜓的躯干，并让它靠近正在人体上吸血的蚊子。尽管蜻蜓身陷囹圄，自身难保，但只要头部与附肢能动，看见蚊子后的蜻蜓还是会像饿虎扑食一样将其手到擒来。范成大有诗云：“飞蚊薨薨已无奇，蜻蜓翅净摩天嬉。”作为蚊子的死对头，蜻蜓成虫在空中捕食蚊子成虫，而蜻蜓幼虫（水虿）在水里猎食蚊子幼虫（孑孓）。据统计，一只水虿一生可捕食 3000 多只孑孓。自然Nature36百科知识 2023.07BNature自然37百科知识 2023.07B如果说蜻蜓成虫是拥有“凌波微步”的武林高手，那水虿就是善于暗杀的“忍者神龟”。水虿不爱剧烈运动，平时只在水底缓慢爬行，它的下唇非常发达，可以自由屈伸，如同随意伸缩的“机械手”，下唇前方还有两个遍布锯齿的长钩。当猎物接近时，水虿会快速弹射出折叠的下唇，并用长钩勾紧猎物，快速将其吞入。水虿的这种口器对众多水生昆虫和小型动物都构成了致命威胁，甚至蝾螈都难逃一劫。“眼睛双眩碧琉璃”“双 睛 碧 珠 莹，四 翅 青罗薄。”蜻蜓薄如轻纱的翅膀使其成为伟大的飞行家，而宝石般的眼睛则使其具有全方位的视野。蜻蜓的复眼占了它头部大小的三分之二，巨大的复眼保证它能充分获取信息。蜻蜓的视觉生动而舒缓，使得它能够察觉到猎物最细微的动作，并且是以“慢镜头”的形式呈现它看到的物体的移动速度实际比物体本身的速度慢三倍左右。这种独特的视觉保证了蜻蜓在捕食时能轻易锁定猎物。蜻蜓不仅有最大的复眼，也有最多的小眼。每只小眼自成体系,都具有屈光系统和感觉细胞，它们各司其职，保证蜻蜓能够 360 度无死角地监控周围环境。在眼观六路这项本领上，蜻蜓超过了绝大多数动物，甚至超过了变色龙。变色龙看东西时虽然不用转动身体，但至少要转动眼球；而蜻蜓即使一动不动，也几乎可以看到上、下、左、右、前和后等各个方向。最神奇的是，蜻蜓的眼睛居然可以测速。如果猎物在蜻蜓眼前移动，蜻蜓的众多小眼会逐个做出反应，通过一系列处理后，蜻蜓能准确判定猎物的移动速度和位置，成功进行捕获。人们根据蜻蜓复眼而发明的有源相控阵雷达已广泛应用于机载、陆基、空基、舰载等领域。此外，蜻蜓复眼的偏振光特征、复眼中整齐排列的小眼构成的二维光栅等，都是仿生学研究的重点。水虿（蜻蜓幼虫）自然 Nature38百科知识 2023.07B1999 年，甘肃省平凉市庙庄村出土了一件战国时期的文物一颗蓝色半透明珠子。该珠表面镶嵌着形似蜻蜓眼睛的同心圆，故名蜻蜓眼琉璃珠。蜻蜓眼珠的材质有玻璃、釉砂、青铜、骨等，其中以玻璃质分布最广泛且研究最多。蜻蜓眼玻璃珠，最早出现于古埃及第十八王朝时期（公元前 1567前1307 年），很快在北非、西亚及南欧等地流行。在我国，蜻蜓眼玻璃珠最早出现于春秋晚期至战国早期，多出土于高等级大墓。其花纹美丽、温润光泽，造型、色彩、工艺等均反映出当时人们的审美倾向，折射出吉祥的寓意。色泽艳丽、体态轻盈的蜻蜓还常常给艺术家们带来创作灵感。俄罗斯画家列宾曾给女儿画过一幅肖像画蜻蜓。画中，列宾的女儿身着迷彩衣帽，坐在树干上，娇俏可爱，宛若一只翩翩欲飞的蜻蜓。豆荚蜻蜓图是宋代佚名画家创作的一幅绢本设色画。画中，一只黄褐色的蜻蜓轻轻停落在豆荚枝端，压得豆荚微微下垂。历经千年后，画中蜻蜓的眼睛虽不再炯炯有神，但翅膀透明的质感和清晰的翅脉依然一目了然。元代画家王振鹏所画蜻蜓有着卓尔不凡的气质与禀性，他的诗作自题蜻蜓画卷与画作相得益彰：“露凉芳草晓风吹，纱翼轻明水影欹。莫便临平山下去，眼睛双眩碧琉璃。”豆荚蜻蜓图（图源：北京故宫博物院）蜻蜓眼琉璃珠（图源：甘肃省博物馆）Nature自然39百科知识 2023.07BNature自然39百科知识 2023.07B昆虫界的“最强大脑”蜻蜓除了有高超的飞行能力和敏锐的视觉感知，还有高度发达的神经系统。澳大利亚的史蒂文维德曼博士研究发现，蜻蜓的大脑具有灵长类动物才有的功能能在捕食时进行高层次思考。在有干扰的情况下，蜻蜓仍可以过滤掉无用的信息（比如其他猎物），只专注于一个目标（已选定猎物），从而极大提高捕食成功率。研究人员将比头发丝直径还细千倍的纤细电极与蜻蜓参与视觉处理的神经元相连，借以观察蜻蜓在面对多个猎物时大脑的反应。结果发现，蜻蜓大脑的反应与拥有复杂神经系统的灵长类动物非常相似。捕猎时，蜻蜓每次只锁定一个目标，而且一旦锁定目标，它就会对目标移动的路径进行精准评估，然后迅速调整自己的飞行路线，以便在最合适的时候进行拦截与捕获。蜻蜓的头部虽然不大，但大脑运算速度极快，只需约 50 毫秒就能对猎物的机动动作做出反应。其中，眼睛侦察到猎物并将信息传递给大脑约耗时 10毫秒，神经冲动传导引起肌肉收缩只需耗时约 5 毫秒。蜻蜓神经系统非凡的超级计算能力，使其能快速预判猎物的运动速度和方向，并适时调整翅膀扑扇的力度与速度，抢在猎物逃离之前实施拦截。科学家们希望设计出具有如蜻蜓大脑般快速、高效而轻巧的人造神经网络，以用于无人驾驶设备与反弹道导弹。【责任编辑】谌 燕