昆蟲為何是節肢動物中最有優勢的物種?
是因為其變態發育,可佔據多個生態位嗎?
昆蟲不僅是節肢動物中最有優勢的物種,它還是動物界中種類數量最多、個體數量最大、分布範圍最廣的自然類群,歸納起來有以下幾個方面原因:
1.昆蟲是無脊椎動物中唯一有翅的類群。
昆蟲最初是沒有翅膀的,在石炭紀時,才開始出現能飛的昆蟲。那時的飛蟲,體形比較笨重,像蜻蜓那麼大,身上長著兩對翅膀,但飛行時雙翅拍動很慢,也許還能像蜻蜓那樣,張開翅膀在空中滑翔。我們知道,鳥類的雙翼及蝙蝠的雙翼是由前肢進化而成的。鳥類或蝙蝠的翅翼是從背部生長出來的外皮組織,翅翼中有甲殼質的翅脈,其中可以找到氣管、血管和神經。
昆蟲的各種類型的翅
而昆蟲的雙翅卻不是由其身上的某種器官進化而來,它們一開始就是一種完全簇新的器官。昆蟲的雙翅,比鳥類先進得多。它們的構造比鳥翼簡單,但它們的關節活動能力比鳥翼強。昆蟲的雙翅不僅在飛行時拍動的次數多,擺動的幅度大(如胡蜂的雙翅擺動的幅度,就能達150度),而且在棲息時,雙翅能夠收攏起來,貼在身體後部、側部或背部。獨特的飛行能力為昆蟲的覓食創造了良好的條件,使他們不再為食物而過多憂慮。而且飛行可以使他們的生活區域在最大程度上得到擴張,這就為後代的生存提供了大量的空間,競爭壓力大大降低,因此後代的存活率也有一定程度的提高。
2.口器特化。
昆蟲的「嘴」叫口器,是許多昆蟲進食的主要途徑。基本上由一片上唇、一片下唇、一對上顎、一對下顎組成。不過,各種昆蟲因為取食方式不一樣,所以口器的形態和構造也就不大一樣了。
蝗蟲、蟋蟀、螻蛄、金龜子等,具有咀嚼式口器,適於咀嚼堅硬的食物,被咬的植株常常斷裂或被咬成缺口、孔洞;害人的蚊子是用它那刺吸式口器來吸人血的。這種口器像針狀的管,能插入植物組織或動物皮膚里,吸食汁液和血液,蟬、蚜蟲、介殼蟲等也都有這種口器;花叢中飛舞的蝴蝶和喜愛燈光的蛾,在吮吸花蜜時,才把平時捲起的吸管伸直,插入花朵的深處,它們這種口器稱為虹吸式口器;蜜蜂的口既能咀嚼花粉,又能吮吸花蜜,所以叫嚼吸式口器;令人討厭的蒼蠅吃食物時,用的是舐吸式口器。
昆蟲的幾種口器類型
各種各樣的取食方式不同使得昆蟲本身能夠去適應各種各樣的外界環境,哪怕是極其惡劣的環境中,有些昆蟲也能夠通過長期的進化而生存下來,這些都得益於昆蟲本身有一些獨特的取食方式。與此同時多種多樣的取食方式有效地避免了昆蟲之間的食物與空間的競爭,使得昆蟲各自的生活領域更加廣闊,更加具有多樣性,這也為昆蟲的前期繁殖和後期後代的生活提供了強有力的物質基礎,為昆蟲的多樣性發展做出了不可磨滅的貢獻。
3.繁殖力強。
昆蟲具有驚人的繁殖能力。大多數昆蟲產卵量在數百粒範圍內,具有社會性與孤雌生殖的昆蟲生殖力更強,如果需要,1隻蜜蜂后一生可產卵百萬粒,有人曾估算1頭孤雌生殖的蚜蟲若後代全部成活並繼續繁殖的話,半年後蚜蟲總數可達6億個左右;也有人計算過,一對蒼蠅,從4月到8月的五個月中,如果它們的子孫後代都全部存活的話,將會有一萬九千一百一十一億億個。成熟的蟲體是一部繁殖機器。
感覺害蟲永遠殺不完,爆炸性出現的蟲災已經可以說明蟲子的生殖能力有多強了
看似很殘忍的獨特的繁殖方式是後代的數量上有著質與量的變化,這就使得後代的數量大大的增加。雖然沒有母體的呵護會有大量的幼蟲在生命的開始就早早的結束了,但是畢竟後代的數量太驚人了,所以昆蟲的後代仍然有大量存活下來,而且他們擁有足夠的生存空間和生存下來的物質基礎,這是昆蟲的種類如此之繁榮昌盛的最主要原因之一。
4.昆蟲的發育——變態發育。
昆蟲在個體發育過程中,特別是在胚後發育階段不僅其體積不斷生長增大,因而發生著量的變化;而且在外部形態和內部組織器官等方面,也發生著周期性的質的改變,昆蟲的這種在一生髮育過程中伴隨著一系列形態變化的現象,稱為變態。
根據成蟲與幼蟲的體態分化、翅的發生,以及幼蟲期對生活環境的特殊適應和其他生物學特徵的分化,可把昆蟲的變態分為5大類。
1.增節變態;2.表變態;3.原變態;4.不全變態(又可繼續分為半變態、漸變態、過漸變態);5.全變態。
一、增節變態。
是昆蟲綱中最原始的變態類型,節肢動物中的三葉蟲綱、甲殼綱及多數多足綱的動物的胚後發育都屬於此種變態類型,因此這是節肢動物祖先遺留下來的特徵。
其幼期與成蟲期之間除身體大小和性器官發育程度的差異外,腹部的節數隨著脫皮次數的增加而增加。初孵化幼體腹節為9節,至性成熟時增加到12節,所增加的3節均是由第8腹節(即尾節前一節)增而生來的。
這種變態在六足總綱中僅見於低等的原尾綱昆蟲。
二、表變態。
昆蟲變態的原始類型,初孵幼體已具備成蟲的特徵,胚後發育僅是個體增大,性器官成熟等,成蟲期仍能脫皮。如彈尾目、纓尾目、雙尾目昆蟲的變態。
三、原變態。
是有翅亞綱中最原始的變態類型,僅見於蜉蝣目昆蟲。其變態特點是從幼蟲期轉變為真正的成蟲期要經過1個亞成蟲期。
蜉蝣亞成蟲蛻皮後就是成蟲,不過亞成蟲和成蟲外形差異不大
亞成蟲在外形上與成蟲相似,性已發育成熟,翅已展開,並也能飛翔但體色較淺,足較短,多呈靜止狀態。亞成蟲歷期較短,一般經1至數小時,即再行一次脫皮變為成蟲。 亞成蟲期是性已成熟的時期,其卵子和精子可以在生理鹽水中結合受精,並能發育成新個體。所以,亞成蟲脫皮屬成蟲脫皮現象,是從低等表變態類演化到有翅昆蟲時保留下來的原始特性。同時,蜉蝣目昆蟲的幼期水生,腹部具有由附肢演化而成的氣管鰓,屬多足型,在整個幼期發育中是沒有寡足階段的,頗似無翅亞綱昆蟲,而同所有其它有翅亞綱昆蟲是不同的。
四、不全變態。
不全變態又稱為直接變態,是有翅亞綱外生翅類(除蜉蝣目外)具有的變態類型。其特點是一生只經過卵期、幼期和成蟲期3個發育階段。幼期的翅在體外發育,成蟲期的特徵隨著幼期蟲態的生長發育逐漸顯現出來。
不全變態又可分為三個亞型:半變態、漸變態、過漸變態。
半變態:
一生只經過卵期、幼期(稚蟲)和成蟲期3個發育階段;幼期營水生生活,翅在體外發育,其幼體在體型、取食器官、呼吸器官、運動器官及行為習性等方面均與成蟲有明顯的分化現象,因而其幼期又稱為稚蟲。
蜻蜓目中的蜻蜓和豆娘半屬於變態類型
幼期營水生生活,形態和習性明顯區別於成蟲,而漸變態幼期與成蟲期相似。蜻蜓目和部分鞘翅目屬於這種類型。
漸變態:
漸變態 特點是幼體與成蟲在體形、習性及棲息環境等方面都很相似,但幼體的翅發育還不完全,稱為翅芽(一般在第2-3齡期出現),生殖器官也未發育成熟,特稱為若蟲。所以轉變成成蟲後,除了翅和性器官的完全成長外,在形態上與幼期沒有其它重要差別。
蝗蟲就屬於不完全變態發育中的漸變態
常見的如直翅目、螳螂目、等翅目、蜚蠊目、半翅目、同翅目等昆蟲。
過漸變態:
與一般漸變態不同的是,由幼期轉為成蟲期需要經過1個不食和不大活動的類似蛹的蟲齡,特稱為或「擬蛹」。
漸變態類型無「偽蛹」階段,而完全變態類型有蛹的階段,因而有人認為過漸變態可能是不完全變態向完全變態過渡的中間類型。
梨薊馬的過漸變態
過漸變態為纓翅目、同翅目粉虱科和雄性介殼具有的變態類型。
五、全變態。
全變態是昆蟲綱最進化的變態類型。
一生要經過卵、幼蟲、蛹和成蟲4個蟲期。幼蟲期的翅在體內發育;幼蟲期不僅生殖器官沒有分化,外形、內部器官以及生活習性等與成蟲都有明顯不同,特稱為幼蟲。蛹是從幼蟲轉變為成蟲的過渡蟲態,幼蟲組織器官的分解和成蟲組織器官的重建均在蛹期內完成。幼蟲在化蛹脫皮時,各器官芽形成的構造同時翻出體外。
有些全變態昆蟲的幼蟲期各齡之間的生活方式不同,在體形上也發生了明顯的分化,這種變化比一般全變態昆蟲更加複雜,特稱為復變態。如鞘翅目的芫菁是較典型的例子。
芫箐的幼蟲取食蝗蟲卵,第1齡幼蟲有發達的胸足,行動活潑,以搜尋蝗卵,稱"三爪幼蟲"。當它進入蝗蟲卵囊內取食後,脫皮變為體壁柔軟、胸足不是很發達、行動遲緩的蠐螬型幼蟲。經過若干齡後深入土中,脫皮變成胸足更退化、體壁堅硬的偽蛹型幼蟲(擬蛹),並以此蟲態越冬,翌年化蛹並羽化為成蟲。
鞘翅目芫青科斑螯屬於復變態
全變態是有翅亞綱內生翅類的各目昆蟲所具有的變態類型,如鞘翅目、鱗翅目、膜翅目、雙翅目等,其種類占昆蟲綱的80%以上,主要原因就是由於成蟲與幼蟲在食性、棲境和生活習性等方面發生分化,因而在很大程度上避免了同種昆蟲對食物資源及活動空間等方面的競爭。
昆蟲變態發育的變化是長期自然環境適應、協同進化的結果,受激素、營養和基因的精確調控。
變態使昆蟲在其生命周期中的不同發育時期表現出完全不同的形態、結構、功能和生活習性的變化,有利於昆蟲遷飛轉移,擴大其求偶交配、生活和生存環境空間。
5.身體相對較小。
昆蟲體軀一般較其他動物類群為小,因而只需較少食物便可滿足生長發育和繁殖。另外,正是因為體小,食物又成為其隱蔽場所,有利於昆蟲保護和避敵。
6.適應能力強。
從昆蟲分布之廣,種類之多,數量之大,延續歷史之長等特點我們可以推知其適應能力之強,無論對溫度,飢餓,乾旱,藥劑等惡劣環境昆蟲均有很強的適應力,並且昆蟲生活周期較短,比較容易把對種群有益的突變保存下來。對於周期性或長期的不良環境條件,昆蟲還可以休眠或滯育,有些種類可以在土壤中滯育幾年,十幾年或更長的時間,以保持其種群的延續。這一驚人的能力是昆蟲在物種進化中獲得了勝利,使其得到有利的發展。
這個是廣義上的昆蟲綱,也叫六足總綱(原尾綱、彈尾綱、雙尾綱、昆蟲綱)
因此,正是憑藉各種內在與外界的條件,昆蟲能夠在地球上不斷進化,不斷發展,使其形成了像今天一樣如此龐大的種群家族,並且其種類發展是如此繁榮昌盛。
樓上說的很好。
還可以補充的是:
獨特的代謝系統和循環系統。存在於昆蟲的馬氏管是一類特殊的管道,及其細小,遍布身體各處。身體廢物進入馬氏管,然後匯聚到大的管道,然後通過消化腔的尾部排出。
獨特的呼吸系統。很多昆蟲存在著篩,能夠在水中很好的呼吸。陸生型昆蟲,很多的呼吸並不是通過口腔或者鼻腔。而是通過身體側部開口的氣管。這些氣管也是延生到身體的深處,然後可以高效地運輸和交換氧氣二氧化碳。氣管的開口處還有氣門。
這兩個系統都沒有加重血液運輸系統,也並不需要需要強健的心臟。這兩套系統和魚類、爬行類、哺乳類和鳥類都存在著差異。即便如此,這都是對環境非常好的適應。
最最重要的還是,他們因為繁殖快,對環境適應相當之快。所謂計劃趕不上變化,持續進化的速度決定了這個物種的前途,必定是非常光明的。推薦閱讀:
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