问题

为什么昆虫都有触角?

回答
昆虫的触角,那对探路先锋,常常被我们忽视,但它们却是昆虫世界里不可或缺的感官器官,其重要性绝不亚于我们人类的眼睛或鼻子。要说为什么昆虫都长着触角,这背后可是大自然的精妙设计,关乎生存的方方面面。

首先,让我们把目光聚焦在触角最基本的功能上:感知外界环境。你可以把昆虫的触角想象成它们延伸出去的“触手”,帮助它们在黑暗、复杂或狭小的环境中摸索前行。想象一下,一只蚂蚁在地下错综复杂的隧道里寻找食物,或者一只蛾子在夜色中搜寻花朵,它们的眼睛在光线不足的情况下作用有限,这时触角就成了它们主要的“导航仪”。

触角上密布着各种感觉毛和感受器。这些细微的结构能够接收各种各样的信息,就像我们手指上的神经末梢一样敏感。比如:

触觉: 这是最直接的功能。触角可以感受到空气的流动、物体表面的纹理、甚至其他昆虫身体的接触。这对于它们在狭窄的空间里移动、躲避障碍物、以及进行社交活动都至关重要。有些昆虫的触角甚至能感知到极微弱的震动,就像我们能感受到地面的轻微颤动一样。

嗅觉: 很多昆虫的触角是它们主要的“鼻子”。上面有大量的嗅觉感受器,能够捕捉空气中微量的化学物质——也就是气味。这对于寻找食物、识别配偶、规避捕食者、甚至找到回家的路都起着决定性作用。比如,雄性蚕蛾可以通过空气中极其微弱的雌蛾信息素,在几公里外就能找到它的另一半;而食肉昆虫则能通过腐肉散发的气味锁定猎物。

听觉: 别小看这小小的触角,有些昆虫还能用它们来“听”到声音。比如,蚊子细长的触角能感知空气中声波的振动,这帮助它们定位发出声音的目标,尤其是它们需要吸血的宿主。很多蟋蟀和蚱蜢的触角上也分布着听觉感受器,能够听到同类发出的声音或捕食者的靠近。

味觉: 尽管大多数昆虫的主要味觉器官在口器附近,但有些昆虫的触角上也拥有味觉感受器,可以直接尝到接触到的物体,帮助它们判断食物的可食用性。

湿度和温度感知: 触角上的某些感受器还能感知空气的湿度和温度变化。这对很多昆虫来说非常重要,比如,它们需要选择湿度适宜的地方产卵,或者避免在极端温度下活动。

除了上述的感知功能,触角在昆虫的生活方式中还有更深层的意义:

交流与求偶: 在很多昆虫的交流中,触角起着至关重要的作用。它们会通过触角互相“触碰”和“摆动”来传递信息,比如示爱、警告、识别同类等。一些昆虫还会通过触角的震动来传递信息,这就像是在用“触角语言”交流。在求偶过程中,雄虫更是会用触角来感知雌虫发出的化学信号,或者进行一系列的触角互动来吸引雌虫。

定向与导航: 触角帮助昆虫在复杂的环境中保持方向感。它们可以通过感受空气流动的方向来判断自己所处的位置,或者利用触角上的感受器来追踪特定的气味痕迹。

平衡与协调: 对于一些飞行昆虫来说,触角还能在飞行中起到辅助平衡的作用,就像我们身体里的内耳一样。它们能够感受到气流的变化,帮助飞行员调整姿态,保持飞行稳定。

运动的延伸: 触角还可以充当某些动作的“辅助工具”。比如,一些昆虫在觅食时会用触角来辅助拨弄或收集食物。

我们也要认识到,并非所有昆虫的触角都长得一样,它们的形态和长度也与昆虫的生活习性息息相关。

丝状触角: 最常见的,像蚂蚁、蟑螂,触角细长,适合全方位探测。
念珠状触角: 像甲虫,看起来像一串珠子,方便精细触摸。
梳状或羽状触角: 像蛾类,这些触角展开时表面积很大,非常有利于捕捉空气中极微弱的气味信号,尤其是雄性蛾子找雌性,那“毛茸茸”的触角简直就是超级雷达。
膝状触角: 像蜜蜂,有一个明显的弯折,使得它们能够更灵活地转动和探测。
棒状触角: 像瓢虫,触角末端变粗,能更精确地感知表面的质地和形状。

所以你看,昆虫长出触角,这可不是为了“好看”或者“对称”,而是为了在自然界这个充满挑战的环境中,能够更有效地生存、繁衍和探索。它们是昆虫的“眼睛”、“鼻子”、“耳朵”和“触手”的集合体,是它们与世界沟通的桥梁,也是它们能够在地球上繁衍至今的关键所在。下次你再看到一只昆虫,不妨留意一下它那对灵敏的触角,那里面藏着一个微缩的、奇妙的感知世界。

网友意见

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这个要从昆虫的进化史说起。你可以理解为因为祖先有触角而且有功能,所以触角一直被保留了下来。

节肢动物及昆虫的进化

昆虫属于节肢动物门,昆虫纲。根据现有的昆虫类群和化石发现推断所有节肢动物的共同祖先都有类似的结构,即被背甲覆盖,身体前部有一个腹侧口口前触角背眼

三叶虫是距今5.6亿年前的寒武纪就出现的最有代表性的远古动物节肢动物。科学家们认为它可能有提供味觉和嗅觉的一对触角。

关于节肢动物的进化一直存在争议。1952-1977年科学家认为节肢动物是多分支进化的,没有一个共同祖先。而20世纪90年代科学家普遍接受节肢动物有一个共同的祖先。昆虫纲是节肢动物门中最大的类群,地球上90%以上的动物类群是昆虫。

2014年《Science》上发表了一篇基因组学研究昆虫进化规律的论文,昆虫起源于地球大约4.79亿年前的奥陶纪,当时大约是陆地植物出现的时候。昆虫可能是由一群甲壳类动物进化而来的。最早的昆虫是陆生的,但大约4亿年前的泥盆纪时期,一个昆虫谱系进化出了飞行。

在地球历史上,全球气候条件发生了数次变化,导致辐射发生变化,昆虫的多样性也随之发生了变化。翼状虫(有翼昆虫)在石炭纪(3.56亿至2.99亿年前)经历了一次主要的辐射,而内翼状虫(经历不同生命阶段的昆虫)在二叠纪(2.99亿至2.52亿年前)经历了另一次主要的辐射。现存的昆虫目大部分是在二叠纪时期发展起来的。在大约2.52亿年前的二叠-三叠纪界线的大灭绝期间,许多早期种群灭绝,这是地球历史上最大的灭绝事件。 这一事件的幸存者在三叠纪(2.52亿年至2.01亿年前)进化为现代昆虫目,一直延续到今天。大多数现代昆虫家族出现在侏罗纪(2.01亿至1.45亿年前)。

我们可以看到从昆虫出现之初就是有触角的。昆虫的触角是它们非常重要的感知器官,毕竟它们没有“鼻子”和“耳朵”。

昆虫的触角

昆虫触角的功能

触角,是节肢动物用来感知的成对附属物。触角连接到节肢动物头部的前一个或两个部分。它们的形状变化很大,但总是由一个或多个连接段组成。虽然它们是典型的感觉器官,但它们感觉到的确切性质和感觉方式在所有群体中并不相同。各种功能可能包括感知触摸、空气运动、热量、振动(声音),尤其是气味或味道。

触角上的嗅觉受体与水蒸气等自由漂浮的分子以及包括信息素在内的气味结合。

在帝王蝶每年夏末/秋季从美国北部和中部以及加拿大南部向佛罗里达和墨西哥的本能向南迁徙。在迁徙过程中,触角用于太阳罗盘定向并提供计时。

触角有时被用于其他目的,例如交配、孵卵、游泳固定

在非洲棉叶虫中,触角在求偶信号中起着重要作用。具体来说,雄性需要触角来回应雌性交配的呼唤。虽然雌性不需要触角进行交配,但没有触角的雌性交配是不正常的。

昆虫触角的结构


触角的构造
柄节(Scape)为基部的一节,一般粗壮,其内着生有肌肉,可以自由活动。触角的活动主要由此节来决定。柄节上一般没有感觉器,其变化也很小。较短较粗,用来支撑上面两节的活动,形状和作用像树叶的叶柄一样。

梗节(Pedicel)为触角的第二节,一般细小,其内着生有起源于柄节的肌肉,着生在梗节的基部。有的种类有感觉器,例如在蚊子的雄虫中生有江氏器(Johnston's Organ),这是一种听觉器官。现已经在许多昆虫中都有。它是在听觉器官中,感觉最敏锐的一种。较细而短。

鞭节(Flagellum)为第二节后的各节,常由一到数十节组成。例如蚜茧蜂有40节。鞭节除无翅亚纲中的弹尾目和双尾目着生有肌肉外,均无。因此,鞭节的活动主要为被动的。更细,可分为许多小短节,由几个到几十个不等,但在同一种内一般有固定的数目,统称鞭节。鞭节是触角中行使感觉作用的主要部分,主要是嗅觉作用,相当于哺乳动物的鼻子;其次为触觉作用,由其上的感觉毛感触振动。

触角的形状

参考文献:

1、Misof, B., Liu, S., Meusemann, K., Peters, R. S., Donath, A., Mayer, C., … Beutel, R. G. (2014).Phylogenomics resolves the timing and pattern of insect evolution. Science, 346(6210), 763–767.

2、 Antenna (biology) - Wikipedia

3、Evolution of insects - Wikipedia

4、Gullan, P.J.; P.S. Cranston (2005).The Insects: An Outline of Entomology(3 ed.). Oxford: Blackwell Publishing.ISBN1-4051-1113-5

5、昆虫触角竟然这么奇奇怪怪

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