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为何竹节虫被叫做“会走路的树枝”?

在全世界的热带和亚热带丛林里,生活着这样一类奇怪的昆虫:即使有人告诉你它就在你面前的树丛中,你也很难发现它的存在。

“会走路的树枝”:竹节虫

在全世界的热带和亚热带丛林里,生活着这样一类奇怪的昆虫:即使有人告诉你它就在你面前的树丛中,你也很难发现它的存在。你必须足够耐心、仔细地观察,才会发现某段“树枝”有点异样——它居然在缓慢地移动。但它看上去的确是一段树枝啊,色彩、形状与周围的树枝都一样,甚至连枝条上的毛刺也一样。不过,如果你的眼力足够好,你就会看出小小的破绽——位于“树节”处,有一对亮晶晶的小眼睛。你所看到的是自然界大名鼎鼎的拟态高手——竹节虫。

竹节虫是节肢动物门昆虫纲竹节虫目的总称,以善于将自己拟态成树枝或树叶著称。竹节虫主要生活在热带以及亚热带,分为5科300多属2800多种,在我国已发现4科100多种。作为大自然的拟态高手,绝大多数种类的竹节虫都能模仿树枝。不过,树枝并不会走路,所以竹节虫又被称作“会走路的树枝”。

竹节虫大都能根据光线、湿度、温度的变化改变体色,让自身完全融入到周围的环境中,让天敌难以发现。例如,生活在我国西南山地的白纹巨树脩(我国最粗的竹节虫,直径达8毫米左右),就是专业的枯枝模仿者,其外表酷似一根长着几条分杈的枯枝。它们平时一动不动地藏在树上,只有在清晨或黄昏才小心翼翼地移动取食。在移动时,它们甚至还会有节奏地左右摆动,以模仿树枝晃动的样子。又如杆竹节虫,它们是竹枝的模仿高手。它们光滑的黄绿色的体表上有着清晰明显的“竹节”,看上去像极了竹枝。它们躲藏在细小的竹枝间,两只前脚并拢,四只中脚和后脚支开,纹丝不动。即使你己经到了它们的面前,也无法将它们找出来。

还有一些种类的竹节虫如叶脩科,它们比其他竹节虫更是技高一筹,不仅能模仿树枝,也能模仿树叶,就连叶面上被虫子啃过的缺口和霉变的斑纹也模仿得惟妙惟肖。不仅如此,它们的卵也能模仿各种植物的种子,例如我国的稀有叶脩——东方叶脩的卵就和苍耳的种子几乎一模一样(在现代的昆虫学教科书中,叶脩几乎就是“昆虫拟态”的代名词)。叶脩生活在热带雨林中,体长多为7~9厘米,最大的巨人叶脩的体长可达12厘米。叶脩的腹部和背上的翅膀像极了绿色阔叶树的叶片,中间有凸起的叶片“中脉”,两边有“支脉”,圆圆的小头是叶柄,脚看上去则像被其他昆虫啃食过的残缺不全的小叶片,连缺口处干枯的黄边也不漏过,有时还会加上几个“小虫洞”。

形形色色的竹节虫

挑战达尔文的进化论,竹节虫的翅膀在漫长的进化历史中多次失而复得。

如果以身体长度计,亚洲热带雨林里的那些巨大的竹节虫无疑是世界上最大的昆虫。2008年10月,英国伦敦自然历史博物馆展出了一只巨型竹节虫标本,它体长达55厘米,即使不算腿在内,体长也有35厘米。此标本一亮相便引起了轰动。这只竹节虫采自马来西亚和印度尼西亚交界的婆罗洲热带丛林,发现时间是1998年10月。这是一只雌性竹节虫,被发现时已经死亡,由当地一名收藏家保存,但他并不知道这只竹节虫的重要意义。直到遇到一位昆虫学家后,他才知道这是一个全新的物种。

还有两种巨型竹节虫也格外引人注目,它们是马来西亚的扁竹节虫和巴布亚新几内亚的伞翅巨竹节虫。依标准的不同,它们与婆罗洲竹节虫难分仲伯,均堪称世界第一——马来西亚的扁竹节虫雌性的体重能达到70克以上,巴布亚新几内亚的伞翅巨竹节虫雌性的翅膀展开宽达20厘米。

并非所有的竹节虫都如人们想象的那样,外貌丑陋,令人生厌,像一截了无生气的枯树枝。恰恰相反,一些种类的竹节虫让人耳目一新,马来西亚的黄扇竹节虫就是其中之一。竹节虫大多没有翅膀,黄扇竹节虫则长有翅膀。它们的身体像玉石一样具有光泽,明黄色的翅膀边缘有一条酷似绣花的黑色丝带。平时,它们把翅膀合起,丝毫看不出它们有翅膀;一旦受到外敌侵犯,感到形势危殆时,它们的翅膀便“忽”地打开,令天敌目瞪口呆,而它们则趁机迅速飞起,逃之夭夭。

黄扇竹节虫美丽的翅膀里还蕴含着更大的奥秘。科学家在对黄扇竹节虫的DNA进行分析后认为,黄扇竹节虫的翅膀在漫长进化历史中多次失而复得。这表明,尽管在距今5000多万年的时间内,许多种类的竹节虫都失去了翅膀,但它们创造翅膀的基因并没有消失,这让它们能够在需要的时候重新找回翅膀。黄扇竹节虫的翅膀挑战了进化论的基本信条——进化过程不可逆转(进化论认为,动物的像翅膀之类的复杂特征在退化之后将永远消失,因为创造这些特征的基因改变了)。这或许为生物进化研究指出了一个崭新的方向。

奇异的孤雌生殖

许多种类的竹节虫在严酷的环境下进化出了一种特别方便有效的生存方式:孤雌生殖。

存活至今的竹节虫来自什么时代?我国四川成都华希昆虫博物馆保存有一块竹节虫化石,是2012年4月在辽宁发现的——在一次火山爆发中,迅速落下的火山灰和稳定的湖泊相沉积环境凝固了这个孱弱的生命。这只竹节虫曾被俄罗斯科学家认为是类似蝗虫的直翅目昆虫,但后来被中国专家研究证实是一只古老的竹节虫,生活年代是1.4亿年前的侏罗纪。

这是迄今世界上发现的年代最早的竹节虫化石之一。这只竹节虫的前翅非常发达,几乎跟后翅等长,后翅比前翅更宽,这些特征都表明它具有很强的飞行能力,能很好地躲避天敌,因而不用发育出拟态(现今的竹节虫的飞行能力极弱,而且有拟态现象,这暗示竹节虫现在的天敌远远多于2亿多年前)。

除了飞行能力,史前竹节虫还具有什么独门绝技,能让它们在漫长的岁月中演化至今,成为昆虫中的“活化石”?

在澳大利亚和印尼的某些岛屿上,生活着一种奇特的竹节虫——幽灵竹节虫。作为竹节虫中的另类,幽灵竹节虫可以同时模仿树枝和枯叶:它们的身体像一截枯树干,足则像干枯的叶片。最为奇特的是,它们浑身长满尖刺,尤其是向后延伸的头顶也长着尖刺,看上去既像科幻片里的外星生物,又像“植物大战僵尸”里的僵尸头。因此,幽灵竹节虫被选为“世界上最丑陋的昆虫”之一。

幽灵竹节虫原产于澳大利亚,后被英国爱丁堡动物园和美国辛辛那提动物园引入饲养。它们的让人毛骨悚然的外观,使它们成为动物园的明星。《美国国家地理》杂志还专门请摄影师对这种竹节虫进行过拍摄报道。

幽灵竹节虫曾被认为早在80多年前就已经被野鼠吞噬殆尽。然而,2001年,澳大利亚科学家发现,仍有几只幽灵竹节虫栖息在澳大利亚外海的岛屿上,不过它们全部都是雌性。这一发现令科学家们兴奋不已,因为它证明了幽灵竹节虫拥有一种神奇的特性——孤雌生殖。

所谓孤雌生殖,是指在繁殖过程中,在缺少雄性配偶的情况下,雌性动物不与雄性动物交配也能产下无父的后代,即卵子无须授精就能自行发育。许多种类的竹节虫都能通过孤雌生殖的方式繁衍后代,这是这种史前动物在严酷的环境下进化出的特别有效的一种生存策略。

竹节虫孤雌生殖的特性究竟是源于物种的进化还是变异?目前尚无定论。美国研究人员正试图从DNA层面入手揭开这个秘密,为人类未来的星际远航、移民提供帮助。

我的观察小记

竹节虫的天敌有鸟、蜥蜴和猴子等。对这些视力敏锐的动物来说,捕食竹节虫应该不是太难的事吧。其实不然,至少我发现鸟类捕食竹节虫非常困难,这时为什么呢?我通过观察青城山区一种常见的竹节虫发现,这种竹节虫身体细长,有三对纤细的足笔直地伸展在身体两侧,全身分节明显,生来就像树枝,再加上大多情况下它们都一动不动地趴在树上,就像隐了身一样,因此很难被鸟儿发现。更重要的是,即使在进食时,它们也只吃一点点树叶,进食时间严格控制在两分钟左右。正是靠着这种严格控制自身运动的生活方式,竹节虫最大限度地避免了天敌的侵害。

还有一些种类的竹节虫,一旦伪装失灵被天敌发现,不仅能使用多刺的节肢顽强自卫,还会分泌及喷射化学物质抵御来犯之敌。我饲养的一种棉杆竹节虫在受刺激时就会从前胸背板前端的腺体散发出一股闻起来类似人参的气味,用来吓退敌人。目前科学家们尚不清楚竹节虫喷出的有毒气雾确切的化学成分,但有化学家形容说,吸入这种气雾的难受感觉类同于吸入胡椒粉或辣椒粉。由于不少西方人喜欢将竹节虫作为宠物养在家里,专家特别告诫,儿童及哮喘病患者不要接触能喷射毒气的竹节虫。

有些竹节虫十分擅长装死,只要它们栖息的树枝稍有震动,或者感觉到危险迫近,它们便会自动从树上坠落下去,同时收胸拢足,一动不动,保持这种姿势几分钟,几乎不露任何破绽。一当感觉危险解除,它们便会溜之大吉。其实,即使它们被认出来,活命的概率也很大,因为很多动物不喜欢吃尸体。如果一切手段无效,许多种类的竹节虫还会采取断足求生的办法。当一只竹节虫被攻击性极强的食肉动物抓住一条腿时,它往往会干脆利落地丢掉这条腿逃生。假如负伤逃脱的竹节虫尚未成年,断足一般都会再长出来。

通过饲养竹节虫,我还观察到一个有趣的现象:蚂蚁能够充当竹节虫扩散卵子的“义工”。

竹节虫的卵的外壳由一层类脂以及一些有机化合物组成,内部有一层薄薄的生物膜,包裹着未发育成型的小虫。雌性竹节虫的产卵量往往很大,有些种类的雌性竹节虫一生的产卵量可超过2000枚,是“广种薄收”生存策略的典型代表。大多数种类的竹节虫的卵长3~5毫米,“个头”相对于其他昆虫很大。竹节虫卵的外形千奇百怪,有的像植物的种子,有的像西瓜,有的像米粒,有的甚至两侧长有像翅膀一样的东西。这后一种竹节虫卵看上去很像《哈利·波特》中魁地奇比赛里使用的工具,大约是竹节虫想让自己的卵在落地的过程中随风飘扬到各处。事实上,大多数竹节虫的雌虫会在卵落地之前用尾部把它们弹射出去,目的是避免同类之间为生存而相互竞争食物。有些种类的竹节虫则喜欢把卵用分泌的胶液固着在树枝上,或者把卵散落到土块或岩壁的缝隙中,仔细地藏起来。还有些种类的竹节虫的卵表面有瘤状的突出,能受到某些种类蚂蚁的青睐而被搬回蚁巢去。这种做法看似自寻死路,其实虽然蚂蚁整天忙着囤积粮食,真正享用的还不到其中的1/10,而气味平淡、颜色灰暗的竹节虫卵尤其不能刺激蚂蚁的食欲。所以,竹节虫卵在蚁巢里比在地面上更安全。所以我们说蚂蚁充当了帮助竹节虫扩散卵的“义工”。

人工养殖竹节虫

竹节虫通常生活在树梢,层层叶片遮盖了它们存在的区域,人们很少有机会一睹它们的芳容,连大多数昆虫学家对它们的习性也知之甚少。我通过在成都华希昆虫博物馆里尝试养殖各种竹节虫,对竹节虫的习性有了一些了解。

大多数竹节虫主要以树叶为食,蔷薇科植物是它们的最爱。竹节虫的食量很小,与相同重量、天性活跃的蝗虫相比,它们每天的食物消耗不到前者的1/5,这或许是因为它们极少运动的缘故吧。

成都华希昆虫博物馆目前饲养着来自世界各地的十几种竹节虫。它们生活在博物馆的一个大房间里,食物主要是博物馆周围种植的玫瑰和几种悬钩子的叶片。冬天,在没有鲜嫩叶片时,它们也吃切得很薄的苹果片,甚至吃果酱。竹节虫并不挑剔,容易饲养,只要调节好房间的温度和湿度,饲以新鲜的食物,大部分都能顺利长大。不过,它们的伪装工夫非常好,如果不仔细,饲养人员在换叶子时是很难发现它们的。白天,它们通常会一动不动地潜伏,有的种类专门选择纤细的枝条藏身,将两条前腿并拢伸直,整个身躯和另外四条腿也尽量伸直,与环境保持高度一致。

通过饲养,我对一种名叫“东方叶脩”的竹节虫的生活史有了初步的了解。东方叶脩早在1758年就被瑞典著名博物学家林奈命名,是世界上最早被正式命名的我国昆虫种类之一,也是我国产竹节虫中罕有的模仿叶片的种类之一,目前只在云南和贵州等少数省有所发现。这种外形奇特的竹节虫在生物学界可谓赫赫有名,但相关研究文献对其生活状况很少提及。我在养殖东方叶脩的过程中发现,由于有了出色的拟态保护,东方叶脩一般很少活动,即使动作也十分缓慢。在爬行时,它们极少使用较长的前脚,主要靠四只短短的后脚移动。只有在受到惊吓时,它们才会六脚并用,以较快的速度爬行。当然,“较快”是相对于平时而言。如若让体长达8厘米的东方叶脩,与只有其体长几十分之一的蚂蚁比赛爬行,那蚂蚁一定是赢家。

叶脩成虫虽然行动非常迟缓,但刚刚孵化出的小叶脩却非常灵活,和蚂蚁一样擅长奔跑(它们连外形也很像黑色的大蚂蚁)。小叶脩一出生就向着明亮的地方飞快地奔跑,并且尽量爬向高处。很明显,天性告诉它们,在明亮的高处才可能有鲜嫩的叶片。当蜕皮进入二龄后,它们的体色从黑色变成绿色,并逐渐安静下来,开始了模仿叶片的生活。雌性东方叶脩要经过七次蜕皮才能成年,雄性则只需要六次。

我发现,大多数竹节虫并非只待在一个位置上单纯地靠拟态生活。它们在白天显得非常慵懒,但一到夜晚便活跃起来。在我用灯光变化模拟出的夜间,一些种类的竹节虫凭着一双如炬的亮眼变得异常活跃,在笼子里四处巡游并伺机进食。

与许多慵懒的动物一样,竹节虫的寿命远胜很多活跃的昆虫,只要食物新鲜、充足,温度适合,人工饲养条件下它们可以活1~3年。与大多数只有几十天,至多几个月生命的昆虫相比,它们算是“寿星”了。

成都华希昆虫博物馆

坐落在青城山脚下的成都华希昆虫博物馆,是一家国家级博物馆,也是我国首家现代化昆虫博物馆,展出标本数量居亚洲第一,被《纽约时报》等众多国外媒体称为“亚洲最大昆虫博物馆”。博物馆珍藏有来自6大洲40余国的40多万件珍稀奇特的昆虫标本,其中许多在我国绝无仅有。它们大多来自恐龙生活的侏罗纪时代,一些还是与恐龙化石同时发现的。

博物馆里收藏了达17个目的昆虫化石,几乎涵盖了我国已经发现的所有昆虫化石类群。不少化石保存得相当精美,如像蜻蜓的薄翼、蜜蜂的细针和甲虫翅膀上的花纹等都清晰可见,甚至蚂蚁的刚毛在显微镜下也历历在目,令人叹为观止。

本文作者赵力自幼痴迷于昆虫收集与研究,系高级生物和野生动物保护工程师,中央电视台科学顾问,美国国家自然科学基金会全球鳞翅目(蝴蝶与蛾类)调查计划中国区首席专家,世界自然基金会(WWF)、国际生物多样性保护联盟(CI)等国际著名自然保护组织特邀国际专家组成员,同时也是成都华希昆虫博物馆馆长。20多年来,他走遍中国,考察蝴蝶等昆虫,行程10余万千米,拍摄昆虫照片10余万幅,在国内外出版研究和科普专著多部,被媒体和学术界誉为“中国蝴蝶王子”和“中国的法布尔”。

作者:赵力

来源:《大自然探索》 

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