揭秘昆虫越冬术

作者:黄晓东来源:蝌蚪五线谱发布时间:2016-02-29

越冬是生活在温带和寒带的昆虫必须经历的一次危险的历程,昆虫们在此过程中展现了高超的生存艺术。形形色色的昆虫是怎样挨过寒冷肃杀的严冬的呢?

  惊蛰,农历中的第三个节气。农书中记载:“雷鸣动,蛰虫皆震起而出,故名惊蛰”,也就是说,在这个节气里,蛰伏的各种小爬虫都要出来活动了。相应的,惊蛰的英文单词“insects awaken”,从字面翻译便是“昆虫醒了”。

  不过这里有个疑问,很多物种无法在低于零摄氏度的温度下存活,一旦体温降低到冰点以下,细胞中的水就会使细胞受损,通常会导致细胞死亡。我们要问的是,形形色色的昆虫是怎样挨过寒冷肃杀的严冬的呢?越冬是生活在温带和寒带的昆虫必须经历的一次危险的历程,昆虫们在此过程中展现了高超的生存艺术。下面,我们就来领略下昆虫们的越冬本领。

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  虫态篇:从卵到成虫——昆虫各式各样的过冬形态

  在北风呼啸,滴水成冰的季节里,昆虫们都躲在哪里“睡大觉”呢?为了避免寒冷的伤害,昆虫通过寻找相对较舒适的小环境进行越冬。但是沉睡的主人却各有形态,也许是条毛虫,可能是粒蛹,抑或是某种幼虫。昆虫越冬的虫态千差万别,各有奇妙。从卵到蛹,从幼虫到成虫,不同的昆虫发展出了各自独特的越冬虫态。有些昆虫能以各种虫态越冬,比如甘蓝夜蛾的蛹躲在地下5厘米的土壤中,美国白蛾的蛹在树皮下或地面枯枝落叶处越冬,白边地老虎以卵态越冬,天牛、玉米螟的幼虫在植物的茎杆或者根茬内越冬,蝼蛄的成虫可以钻到地下1米深的地方静待春天的到来。

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蝼蛄

  行为篇:昆虫越冬的招数

  △迁飞

  为了应对严寒,昆虫们必须采取行动做点什么,首先就是迁飞。昆虫作长距离、大规模的迁飞是自然界普遍存在的一种现象。昆虫迁飞的目的在于躲避不良的生存环境,开拓新的生存空间。由于季节的更替,大多数迁飞昆虫为了逃避冬季的低温环境,形成了南迁北回的迁飞规律。亚洲东部地处季风带,其春、夏季的偏南气流和秋季的偏北气流是形成昆虫逐代北迁南回,远距离季节性迁飞的气流条件。我国地处典型的东亚季风气候区,为害虫跨区域迁飞提供了有利条件。冬末春初,在中南半岛(老挝、越南、柬埔寨)安全越冬的害虫随盛行西南风通过湘桂走廊向江淮和黄淮农业区迁飞汇集;春末夏初,随着上述地区早稻和小麦的逐步收割,大批害虫通过渤海湾通道向东北地区迁移。渤海湾成为我国北方最重要的昆虫迁飞通道。

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  △滞育

  昆虫在不利于其生存的自然环境下,会进入一个滞育(diapause)阶段,在这个阶段,昆虫的新陈代谢缓慢,发育也极其缓慢。一般认为,光照、温度和食物等条件是影响昆虫进入滞育状态的主要外在因素。例如,导致河南新乡地区棉铃虫滞育的环境条件是短光照和低温,在18摄氏度以下,棉铃虫的滞育率高达96.35%,而在30摄氏度以下则降到了7.98%。

  滞育可出现在昆虫发育的某一特定时期,可以分为卵滞育、幼虫滞育、蛹滞育和成虫滞育。而且,除了冬季滞育以外,夏季也会发生滞育。

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棉铃虫幼虫

  生理篇:昆虫度过冷却点——冷到几摄氏度时虫儿身体会结冰

  昆虫是变温生物,它们的体温会随着环境温度的降低而下降。在温带和寒带地区,冬季温度通常低于冰点,但昆虫的体液却能在低于冰点以下保持液态——这被称为过冷却现象。只有当昆虫体温进一步下降到某一个特定的温度时,昆虫的体液才会开始结冰。使昆虫体液保持液态的最低温度被称为昆虫的过冷却点。

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虫体在低温条件下,体温持续下降,直至开始结冰,释放潜热,体温陡然上升的点为过冷却点,当释放热量结束后,体温又一次开始下降的折点为冰点。

  自从俄罗斯科学家巴赫梅捷夫(BaxMeTbeB)首次发现昆虫的过冷却现象以来,世界上有许多学者对此展开了研究。人们普遍认为,过冷却点是描述昆虫耐寒性的主要指标之一。

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  昆虫怎样避免身体结冰?

  面对严寒,一些昆虫在抵抗身体结冰的道路上走得很远。昆虫们在进化过程中尽量降低自身的过冷却点。有时候,昆虫的过冷却能力相当惊人,飞蝗虫卵的过冷却点约为-26摄氏度;幼虫通常为-30摄氏度左右,个别种可达到-60摄氏度以下;鳞翅目昆虫蛹的平均过冷却点(MSCP)很少低于-30摄氏度。

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飞蝗

  为了降低过冷却点,昆虫们采取了多管齐下的策略。

  在容易结冰的季节,体内的水多了可不是好事。于是,昆虫们降低身体的含水量,水份的排除无疑增加了体内溶质的浓度,降低了体液的冰点和过冷却点。例如,桑螟越冬幼虫的体内含水量会随气温下降而逐渐减少,过冷却能力却随之增强。此外,由于含水量的降低,体内连续较大的整体水相可以被一些组织或某些高浓度的物质分离, 从而有利于昆虫体液的过冷却。

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