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胡蜂细“腰”之谜


□ 李宇飞

  胡蜂科昆虫统称为胡蜂,俗名黄蜂。成虫具有昆虫的标准特征,即身体可明显地分为头、胸和腹三部分:头部具有1对略呈膝状的触角、2只肾形的复眼和强有力的咀嚼式口器;胸部有3对足、2对翅,胸腹之间以纤细的“腰”相连;雌虫具毒性很强的蜇针。胡蜂体型较大,色泽鲜艳,体黄色或红色,有黑色或褐色的斑和带;有简单的社会组织,筑巢群居。目前全球己知胡蜂约2000种,我国有100余种,常见的有黄边胡蜂、黄脚胡蜂、墨胸胡蜂、大胡蜂、金环胡蜂、黑尾胡蜂、黄腰胡蜂和普通长足胡蜂等。

  胡蜂的一生经历卵、幼虫、蛹和成虫四个阶段,属于完全变态。由卵孵化出的幼虫以尾部附着于巢穴底部,倒吊于窝巢之中,由工蜂负责饲喂。发育成熟时,幼虫吐丝将穴口封闭,在穴内化蛹。羽化后的成虫咬破封盖,破茧飞出。

  在昆虫纲的系统发育图中,膜翅目几乎位于昆虫纲进化的顶端,这说明,经过亿万年的演变,膜翅目昆虫已经进化到较高的阶段,其身体结构发生了特化,不仅拥有可发射毒液的蜇针,而且出现了分工明确的群栖生活。在昆虫的诸多特化结构中,胡蜂的细“腰”一直令我好奇,它们为什么能够拥有这么细的“腰”?相信读者朋友也有和我一样的疑问。下面就与大家一起来分享我的思考和理解。

  从形态学原理来说,胡蜂的细“腰”是腹部的前几节。据《普通昆虫学》中的描述: “细腰亚目第1腹节基部缩小,有的甚至呈细腰状,称为腹柄。”众所周知,昆虫的形态与其功能相适应。例如,蝗虫具有粗壮的后腿,保证了强大的跳跃能力,因而又被称为跳跃足;螳螂的前足形如镰刀,用于捕捉猎物,因此又叫捕捉足;甲虫的前翅厚如铠甲,可以防御,因此得名鞘翅。诸如此类不胜枚举,那么胡蜂如此纤细的“腰”又有什么特别的功能呢?

  首先,我们来看看胡蜂与众不同之处。胡蜂作为膜翅目昆虫的代表,与蝗、蝉、蝶、蛾、蚊、蝇等的显著区别之一就是具有蜇针。蜇针是胡蜂等膜翅目昆虫长期进化的结果,由雌性生殖器特化而成。拥有蜇针这种精良武器的胡蜂可谓所向披靡、不惧任何敌人,并因此成为捕食性昆虫,高居食物链的顶端。为了应对来自各个方向的敌人、更好地防御和进攻,胡蜂就要最大限度地发挥蜇针的作用。要使位于身体末端的蜇针灵活地伸向前后左右各个方向,胡蜂的身体结构必须发生改变。粗壮的身体显然不利,纤细的“腰”才能保证蜇针可以灵活地转向。可以说,胡蜂演化出独特的细“腰”就是为了最大限度地发挥蜇针的威力。

  俗话说:有得必有失。那么,胡蜂的细“腰”有哪些得和失呢?得,前面说过了,可以极大地发挥蜇针的作用。那么,失又是什么呢?对于昆虫的身体结构来说,身体的中部,也就是胸腹连接处,起着连接身体的重要作用,肠管、神经索等从此通过,体液循环也与此部结构密切相关。“腰”变细了,肠管也随之变细,体液循环也会变得困难,这些都是巨大的“牺牲”。不过,胡蜂可以通过增强背血管的收缩或直接使用体壁肌肉来改善体液循环,但是变细的肠管对胡蜂进食、消化等的影响可能更为重大,只是我很长时间一直没有找到充足的证据。

  近日,我翻阅一本日文书籍时,注意到一些细节,因此很偶然地得到了胡蜂细“腰”之谜的答案。据书中记载,日本学者饲养胡蜂时观察到:如果胡蜂巢中的幼虫全部死亡,此巢的成年胡蜂也会很快死去,即使成虫捕到充足的食物也不能扭转成年胡蜂相继死亡的结局。研究人员随即发现了其中的奥秘:原来,外出捕猎的成年胡蜂并不直接以这些猎物为食,而是将猎物做成肉团,以其饲喂巢中的幼虫。幼虫消化食物后会吐出一些液体,成虫便以这些液体为食。我国学者也观察到胡蜂幼虫有吐出食物残渣余液的习性。这说明胡蜂的细“腰”已迫使成虫的食性发生了改变:由于体积较大的固体食物无法通过“腰”部纤细的消化道,胡蜂不得不改食液态食物。与此相类似的是蜜蜂,它们的食物是液态的花蜜。

  如果说蜜蜂食性的形成是来制造并提供。这种成虫为幼虫捕食、幼虫为成虫加工食物的合作方式真可谓是珠联璧合、完美绝妙。

  说到这里,胡蜂细“腰”之谜可算真相大白了。相信大家也和我一样感叹大自然造化的神奇吧。

  聪明的人类在认识自然的同时还有额外收获。日本学者分析了胡蜂幼虫吐出液体的成分,发现其为氨基酸混合液,用其喂养老鼠的实验进_二步证实了这种液体具有明显的抗疲劳功能。医学研究表明:碳水化合物代谢过程中形成的乳酸是产生疲劳感的主要原因,而胡蜂幼虫吐出的氨基酸混合液在代谢过程中不形成乳酸,因此也就不会使人或其他动物产生疲劳感。基于这一理论,人们已经开发出胡蜂氨基酸液营养品并投放市场,希望有助于改善运动员的疲劳。

  (作者单位:西安交通大学医学院)

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摘自:大自然 2013年第04期  
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