图解昆虫学：揭秘地球上最成功的生物类群

图解昆虫学：揭秘地球上最成功的生物类群

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昆虫是地球上最成功的生物类群之一，它们的数量和种类繁多，与人类生活息息相关。浙江大学张传溪教授的新书《图解昆虫学》通过2000多张高质量原创彩色照片、3D重构图和Illustrator制图，以及146个视频和1个可互动的PDF文件，直观展示了昆虫的奇妙世界。

昆虫的基本特征

昆虫纲是动物界中进化最成功的类群。已知的昆虫种类约106万种，占已知动物种类的2/3，且每年还有近万种新种不断被发现。据较保守估计，地球上昆虫种类有200万-300万种，甚至有人估计有1000万种。同时昆虫的数量十分惊人，一个蝗虫群可达20亿只，重量可达3000吨；一个蚂蚁群可达50万只以上，全球蚂蚁的总数量估计达20万亿只，生物量约为12兆吨。昆虫无处不在，与我们的生活息息相关！

如何识别哪些是昆虫呢？昆虫最基本特征是什么？典型的昆虫成虫形态特征可以概括为“二对翅三对足、身体分头胸腹”。蜘蛛、螨、蜱、马陆、蜈蚣的成体没有明显的头、胸、腹三段，足都是4对以上，因此都不是昆虫。

昆虫在动物界中的地位

昆虫纲属于动物界节肢动物门。广义的昆虫指节肢动物门中的所有六足动物，所以也叫六足纲。但目前随着分类和进化研究的发展，六足纲被提升为六足亚门或六足总纲，包括了原尾纲、双尾纲、弹尾纲和昆虫纲。本书介绍的是广义的昆虫。

节肢动物门包括了7个亚门20多个纲，除六足亚门外，常见的有螯肢亚门的蛛形纲（蜘蛛、蜱、螨）和肢口纲（鲎）、多足亚门的倍足纲（马陆）和唇足纲（蜈蚣）、甲壳类的软甲纲（蟹、虾）和鳃足纲（水蚤），而三叶虫纲已经灭绝，只有化石。六足亚门属于泛甲壳类，与其最接近的是甲壳类的两个不常见的纲（头虾纲和浆足纲）。

昆虫为何如此成功？

1. 唯一能飞翔的无脊椎动物：昆虫在石炭纪早期就进化出能飞翔的翅，这对其分布、避敌、求偶、觅食带来独特好处，也是其繁荣昌盛的主因。

2. 广谱的适应能力：从赤道到两极，从河流到沙漠，从地下到空中均有分布。有的能耐-55℃低温，而有的甚至专在55-56℃温泉中生活；口器分化，有的取食固体，有的取食液体。

3. 普遍小型化的个体：昆虫个体一般不大，大多数昆虫体长在5-30mm之间。个体小，使得它在任何极小的生境中都可以避敌。如1粒米可以供几头米象生存。假如个体太大，受气管呼吸限制，活动会迟钝。有报道说古蜻蜓化石翅展可达760mm，但现存蜻蜓一般都较小。最长的昆虫是最近在广西发现的一种竹节虫，体长可达361mm。最重的昆虫是热带美洲的巨大犀金龟（硕犀金龟），幼虫重量可达100g以上，相当于两个鸡蛋的重量。最大的甲虫是长戟犀金龟Dynastes hercules，从头部突起到腹部末端长达170mm，身体宽100mm。乌桕大蚕蛾及同属的帕拉大蚕蛾是最大蛾类，翅面大，翅展可达250mm。最小的昆虫是一种缨小蜂，无翅雄成虫体长仅0.139mm。

4. 惊人的繁殖能力：1只蜜蜂的蜂后每天产卵2000-3000粒；1只白蚁蚁后1年产卵达100多万粒；1只苍蝇可以产卵120粒，1年可以繁殖20多代；蚜虫7天就可以繁殖1代。

5. 奇妙的变态特性：85%以上昆虫是完全变态，幼虫和成虫的生活环境与取食食物均可不同，这大大扩展了完全变态昆虫的生存空间和可以利用的环境资源。

6. 其他方面：昆虫具有刚柔相济的几丁质外骨骼，蜡质上表皮的高抗干燥能力，高效供氧的气管呼吸系统，巧妙的保护色和令人惊叹的拟态等。

昆虫与人类的关系

昆虫是地球生命系统的重要组成部分，是生物多样性不可或缺的类群。除少量害虫和被利用的益虫外，更多的昆虫在维护地球生态系统平衡中发挥重大作用，但我们还所知甚少。

有害方面

昆虫对人类健康和经济活动产生了明显的影响。

1. 农林业方面：昆虫中约48%种类是植食性，其中，对农林生产造成的损失达到一定经济阈值的昆虫被称为害虫。尽管人们全力防治，但害虫造成的农产品产前和产后损失仍高达20%。有的害虫严重时可以导致农作物颗粒无收。

2. 医、畜牧方面：许多昆虫不仅吸血，有的还通过吸血传播疾病，如蚊、蠓、虻、虱、蚤、臭虫；通过污染食物传病的有蝇、蟑螂等。因蚊虫传播疾病造成的死亡人数每年高达72.5万，居各种动物之首。

有益方面

1. 维持生态平衡：28%昆虫捕食性，2.4%昆虫寄生性，这些捕食性和寄生性昆虫将许多潜在害虫长期控制在为害水平以下。合理利用还可以以虫治虫，开展生物防治。

2. 传播花粉：85%显花植物依靠各种昆虫传播花粉，包括蜜蜂类、蝇类、蝶蛾类、甲虫等。没有昆虫，就没有鲜花盛开，也没有水果蔬菜。

3. 生产工业原料：多种昆虫可生产工业原料，如蚕、蜂、紫胶虫、五倍子蚜虫、白蜡虫等。

4. 清洁环境：17.3%昆虫是腐食性的，较为著名的清洁环境昆虫如蜣螂、白蚁等，它们都是自然界生物物质循环的重要力量。

5. 具有药用价值：如冬虫夏草、地鳖虫、蛹虫草等都是重要中药材。

6. 具有食用价值：蜂蛹、龙虱、柞蚕蛹、棕榈象甲幼虫等都是可食用昆虫，此外，昆虫生物量超过所有陆生动物，是亟待开发的蛋白质和食品资源。

7. 具有观赏价值：如蝴蝶、蟋蟀、螽斯、竹节虫等，都是重要的观赏昆虫。

8. 可作为科研模式生物和仿生对象：模式生物如黑腹果蝇等，为生命科学做出重要贡献，以果蝇为材料进行相关研究的科学家中，就有6位先后获得诺贝尔奖。同时，昆虫的巧妙结构为仿生学的产品设计提供了模板。

9. 作为生物反应器：如杆状病毒-粉纹夜蛾细胞系统、杆状病毒-家蚕幼虫（蛹）都已经作为生物反应器，用于生产干扰素、HPV疫苗和新冠病毒疫苗等生物药品，有些已经上市。

10. 充实基因库：如萤火虫的萤光素酶基因，可作为报告基因广泛用于科学研究以及生物污染检测。