行船筆記-趣蟲(3) 蒼蠅捕獵者

我的研究方向是蒼蠅的分類與形態。趣蟲(3)就來介紹一下我每天「低頭不見抬頭見」(卻可能是你從來沒見過)的小蒼蠅。

蒼蠅屬於雙翅目,雙翅目是昆蟲綱中種類數量最為繁盛的「四大天王」之一(其餘三者為:鞘翅目、鱗翅目和膜翅目)。雖說研究蒼蠅分類與形態,但由於精力有限,我只能專攻蒼蠅中的某一類群。這兩年,我和導師一起搗鼓的是溜蠅屬蠅類,它的分類地位如下:

昆蟲綱Insecta-雙翅目Diptera-蠅科Muscidae-溜蠅屬Lispe

封面圖物種:內蒙古溜蠅Lispe neimongola與其棲息地鹽鹼池,攝於新疆卡拉麥里荒漠。

看名字里的偏旁,就能猜到它的生活習性和水有關啦!溜蠅是一種水棲、捕食性蠅類,和人類的起居生活沒有交集,所以平常你是遇不到它的。只有在水體環境旁,才能發現它的身影(在城市生活中見到的,多為腐生性的蠅科、廁蠅科、麻蠅科、麗蠅科等蠅類)。

大家之所以討厭蒼蠅,是因為生活中受它叨擾頗多,而且我們對這類昆蟲的印象都是髒亂差的「四害」。而在昆蟲學、法醫學和生態學等領域裡,蒼蠅卻是「重頭戲」,蒼蠅是整個生物圈不可或缺的一部分。在此,引用深山蟲吟文章《蚊子蒼蠅蟑螂老鼠跳蚤都滅絕會怎樣》中的一段話,為蒼蠅「正名」:

至於蒼蠅么,就當題主說的是麗蠅、麻蠅這類腐生蠅好了。那麼一言以蔽之:蒼蠅對我們非常重要。蒼蠅是分解動植物死體和排泄物的中堅力量,是很多動物的食物,在刑偵破案方面對人類的幫助也很大,同時是非常有價值的飼料和實驗動物。在衛生條件差的地方,蒼蠅會對人類健康產生威脅;但我們真正要消滅的不是蒼蠅,而是貧窮和落後啊。在個人和社會衛生習慣良好的情況下,蒼蠅只是滋擾性的昆蟲,並沒有多大實質性的影響。

說回溜蠅,它是一種中小型蠅類最大的個體,體長也就接近1cm而已(實驗室所存標本中,體型最大的物種是長芒溜蠅L. cinefera)。該屬的模式物種為螯溜蠅L. tentaculata,最早在1776年由DeGeer發現,當時被歸入家蠅屬Musca,後被Latreille於1796挪出,自成一屬,即現在的溜蠅屬,以膨大的下顎須(下圖標註1處)作為該屬與其他蠅類的區別特徵。

世界廣布的模式種螯溜蠅Lispe tentaculata與其辨識特點:膨大的下顎須(1)、前足跗節的指狀突(2)、後足跗節的膨大毛簇(3)。

圖片來源:wikipedia: Lispe tentaculata

全世界已知溜蠅約150種,多數分布在歐亞大陸,中國記載有45種。棲息於鹹水環境的物種多於淡水環境,且溜蠅對水體質量要求不高,即使是受有機質污染、富營養化的水環境中仍會有大量溜蠅活動。

溜蠅食性頗廣,多數情況下捕食小型蚊蠓幼蟲、也有捕捉其他個體稍小於自身的蠅類的記錄。

Vikhrev(2012)的溜蠅捕食生態記錄。左:捕食搖蚊幼蟲。中:食用死去的蜘蛛。右:捕食水蠅成蟲。

「工欲善其事,必先利其器」——溜蠅也曉得這個道理!為了適應特殊的水棲生活,溜蠅身上演化出了一些結構,下面來看一下這些好玩的結構~

下圖可見,昆蟲足部是由基節(1)、轉節(2)、股節(3)、脛節(4)和跗節(5與6)組成的。在運動過程中,與水面直接接觸的是跗節,而蠅類的前足通常用於抱握交配(和抓緊獵物),真正緊貼水面的是後足跗節。溜蠅的後足跗節常常特化,形態多樣。

蒼蠅腿子模式圖(左)與形態各異的溜蠅後足跗節。比例尺0.5mm。

很好奇在掃描電鏡下特化的後足跗節會有什麼超顯微結構, 於是我選了幾個代表性物種拿去做SEM實驗,得到的結果挺有趣:微觀視角下,發現後足跗節上分布著許多劍狀毛,這種特化結構與另一種水棲昆蟲水黽(mǐn)足部上的疏水結構一模一樣(水黽足部結構資料來源於Gao & Jiang,2004)。該結構與表面張力一起作用,讓溜蠅或水黽能夠在水面上靈敏地移動。該結果於近日發表在一篇有關溜蠅的review文章中(Zhanget al.,2016)。

溜蠅特化跗節的掃描電鏡圖像,放大後可見E圖的納米溝槽nano grooves結構,該結構增強了足部的疏水性。

趣蟲(2)中介紹了協同演化coevolution的概念,而剛剛上文講的溜蠅和水黽兩類昆蟲具有同樣功能結構的現象則稱為趨同進化convergent evolution。最後再舉一個例子:螳水蠅和螳螂。螳水蠅和溜蠅有著相同的生態位,同樣是水棲捕食性蠅類,但螳水蠅的特殊之處在於它有著更強的捕食能力——看它的樣子就知道了,長得奪摸像只螳螂啊!在這個趨同演化的例子中,螳水蠅和螳螂都有著結構相仿的捕捉足,但它們卻是兩種八竿子打不著的「非親戚」昆蟲,螳水蠅可不是螳螂和蒼蠅雜交生出來的!

螳水蠅和螳螂,前者英文俗稱為mantis fly,後者英文俗稱mantis。

圖片來源:BugGuide.Net

參考:

  • Gao & Jiang (2004) Water-repellant legs of waterstriders.
  • Vikhrev (2012) Revision of the Lispe longicollis-group(Diptera, Muscidae).
  • Zhang et al. (2016) Review of the Lispe caesia-group (Diptera: Muscidae) from Palaearctic and adjacent regions, with redescriptions and one new synonymy.

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