九香虫

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TUhjnbcbe - 2021/3/9 19:09:00

01

可能的起源

最早的六足纲动物可能在泥盆纪中期就已经出现了,人们在地层中发现了具有明显头、胸、尾分节的类似昆虫物种,但是这些昆虫没有翅膀,它们在泥盆纪到石炭纪早期的枯枝烂叶堆里挑拣出能吃的东西,看起来完全不像有成为日后动物界第一大纲的架势,另外6足亚纲或者说昆虫纲其实与海洋中的甲壳亚纲(螃蟹和虾等)是近亲,但两者却走上了不同的演化路线,昆虫的祖先可能是一类生活于浅海的古节肢动物,在植物首先登录后,这一类群中的一部分随着螯肢动物和多足亚门登上陆地,并在海洋中的节肢动物被新生的鱼类打的东倒西歪时在陆地上找到了一方净土,并在接下来的泥盆纪——石炭纪灭绝事件中存活了下来。

最原始的无翅目昆虫

02

巨虫时代

时间进入石炭纪,石炭纪在地质学中就是我们今天主要燃烧化石燃料——煤炭形成的年代,煤炭事实上是远古时代的高大蕨类植物,石炭纪的世界基本上就是一整个星球的热带雨林,这些植物把大气中的二氧化碳转变为一片片热带雨林,这使石炭纪的地球有着巨大的冰川,同时地球的氧气含量也来到了史上最高的一段时间同时由于活跃的冰川运动,全球海平面不断下降,陆地面积不断扩大,这也让两栖动物进一步向地面进发。石炭纪是一个由巨大节肢动物统治的年代,在这万年中,如鸽子般巨大的巨脉蜻蜓统治者天空,丛林中如小汽车一般长度的巨大节胸马陆缓缓爬过泥泞的沼泽,一只小狗大小的蜘蛛贪婪的吞噬着它的早餐。

石炭纪地球

巨型节胸马陆

03

空缺的万年

昆虫是如何进化出翅膀的,这是一个巨大的谜团,一种说法是背板学说,即昆虫在背部最早长出了一些用于保护自己的背板,后来这些背板进化出了古翅亚纲所拥有的两对不可折叠翅膀,听起来就非常勉强,事实上昆虫从在泥盆纪中期出现到石炭纪早期出现拥有翅膀的昆虫中间有着万年的化石记录空缺,我们并不能确定昆虫的翅膀是怎么来的,但是飞行这件事确实是好处多多,石炭纪长着无数高大树木,其中一些可能高达40米,有了飞行的能力,昆虫便能从一颗大树轻松的飞到另一颗大树上,空中的视野优势也让昆虫有机会成为积极的掠食者,石炭纪雨林沼泽的天空由巨脉蜻蜓统治着,这是一种翼展达到70厘米的巨大蜻蜓,它以同一时期的其他巨大昆虫为食,在巨脉蜻蜓身上可以发现已经成型的昆虫膜质翅膀以及为飞行而特化的强壮胸部肌肉,但是巨脉蜻蜓虽然属于原始的古翅亚目原蜻蜓属,但却远远不是第一种飞上天空的昆虫,人类已知的第一种飞向天空的昆虫是生活在3.2亿年前的早石炭纪的德利奇虫,可以看到它的身体结构已经与古翅目昆虫大致相同,头、胸、尾分节明显,但是它与自己泥盆纪不会飞的祖先之间有着多万年的进化空白,这说明这几乎找不到昆虫化石记录的万年中昆虫一直是一类非常边缘的物种,在巨大的生存压力下,昆虫们一飞冲天,成为动物界第一大纲。

04

神奇的生存策略

昆虫还在大约白垩纪时演化出一种特殊的生存手段——完全变态发育,我们知道蝴蝶小时候是毛毛虫。长得很丑,在经过化蛹之后才能变成美丽的蝴蝶,但如果严格的说,毛毛虫并不能算是蝴蝶的幼虫,它更像是一个会自己动,自己进食的“胎盘”,而昆虫的成体是以一些小的未发育的片片的形式存在于毛毛虫这个胎盘之中的,等到化蛹的时候,毛毛虫会和它体内的营养物质一起融化掉,为这些片片提供营养,让这些片片发育起来,之后这些不同的部位在组成一只完整的成虫,这样的生活形式让成虫可以完全把自己的经历集中在繁殖这件事,大大提高了种群的繁殖效率,幼虫阶段,毛毛虫疯狂进食,在成虫期,这些营养变成大量的虫卵,之后又开始下一轮生命循环,事实也证明了这种生存方式的成功性,通过这一速生速死的策略,哪怕是非常衰落的种群,只要是一场大雨,便能让整个种群在一代之后迅速繁衍起来,所以在每次大灭绝后昆虫都是最早繁盛起来的物种。

05

多足亚纲

在石炭纪另一位古生物明星就是节胸马陆,在一些早期的纪录片中它常常被描述成如小汽车大小的巨型蜈蚣,仿佛是石炭纪最强大的掠食者,但事实上节胸马陆只是一种温和的素食者,它也不能像纪录片中描述的那样张牙舞爪的抬起自己的上半身攻击敌人,当遇到敌害它更多时候只是趴在地上用厚重的甲壳来防御敌人,每天早上啃一下低矮的蕨类植物,喝一点沼泽水,度过平静的一天,这就是石炭纪最大节肢动物的生活,往往就是这样朴实无华,且枯燥。但是节胸马陆确实和蜈蚣是近亲,它们同属于节肢动物门多足亚纲,这一类动物相当原始,它们的身体分很多同形节,其中第一对长着口器,一些物种的尾节长着用于感知的触须,但是海洋中的多足亚纲动物多是一些非常微小的动物,以浮游生物或是藻类为食,最早登上陆地的多足亚纲动物是呼气虫,有着原始的气管呼吸系统,在石炭纪大气中的氧气含量达到32%,气管呼吸系统的原理与我们这些通过肺来呼吸氧气的四足类动物完全不同,气管呼吸系统,直接在身体两侧打开一些小的开口,这些开口能够直接进行昆虫身体和外界进行气体交换,这一呼吸系统简单有效,但有一个缺点,当气管呼吸的动物体型增大时,气管自然会变长,但是动物不能控制气管中气体的更新,这样气管的呼吸效率会显著降低,并限制动物的体型上限,多足亚纲和六足纲都今天无法长到很大,而依靠腮呼吸,使用闭管呼吸系统的甲壳类动物却能轻松长到数公斤重。

06

繁盛无比的家族

古翅亚纲虽然飞行能力强悍,但是却有着一个弱点,昆虫的翅膀无法复原,昆虫的翅膀一旦受损就无法恢复,为了保护自己的翅膀,昆虫开始了对翅膀的改进,一类可以把翅膀折叠起来的被称为(新翅亚目)的昆虫逐渐崛起,为这一问题开出了数种不同的解决方案,并且产生了延续至今的六足纲的无数繁盛类群目——膜翅目、鳞翅目、翘翅目、脉翅目,半翅目等等。

鞘翅目是动物界第一大目,最早的新翅目昆虫将自己的第一对翅膀角质化成用于保护脆弱翅膀的鞘翅,这种方法让鞘翅目昆虫拥有了进入那些古翅目昆虫无法进入的肮脏、潮湿地带,并最终诞生了动物界的生存王者——甲虫,掠食者有虎甲、步甲,草食者有天牛、独角仙,腐食的有蜣螂、粪金龟、专吃尸体的葬甲,在每种农作物中祸害不断地象甲,生活于水中的龙虱,可以说除了冰封的大陆和最高的高山,甲虫无处不在,作为动物界第一大科,甲虫扩散至几乎所有生态位,填满了食物链底层,为更加高级生命的出现奠定了基础。

膜翅目的代表者就是蜜蜂、胡峰,另外蚂蚁实际上是一种退化了翅膀的胡峰,这些物种进化出了特殊的生存方式,被称为“真社会性”,我们人类以及大猩猩等高智慧的物种是社会性物种,我们互相合作,完成只凭个人无法做到的事情,我们互相合作,为群体而工作,但同时我们也有着自己的意志,拥有自我意识和追求幸福和美好个人生活的想法,但是蚂蚁却是一种完全为蚁群存在的,每一只蚂蚁并没有很高的智慧,也没有自我意识,它们同属于一个群体,通过信息素的交换达到整个群体的统一,这种现象被称为——蜂巢意志,在蜂巢意志之下,整个群体如同一个生物一般行动、生活,生活在亚马逊雨林的行*蚁可以说是蜂群意志的最佳践行者,它们虽然每个个体微不足道,但却能够通过合作杀死本来是天敌的蜥蜴和蜘蛛等。

脉翅目:草蛉、粉蛉、蚁蛉、褐蛉、螳蛉等

鳞翅目:各种飞蛾和蝴蝶

半翅目:放屁虫、臭虫、臭板虫等

07

磕磕绊绊的崛起

昆虫虽然如今繁盛无比,但在整个地球中的几次灭绝事件中也曾险些被灭绝掉,石炭纪末期,由于大气中的二氧化碳又一次被抽干,冰川运动再次到达高峰,全球气温下降,海平面下降,带来了全球范围的降雨下降,并最终导致了石炭纪雨林崩溃事件的发生,这场灾难消灭了大量无法适应干燥环境的节肢类动物以及主要的两栖动物类群,整个昆虫种群在石炭纪结束之后又遭遇了史上最惨烈的二叠纪大灭绝事件中,生命几乎被感激杀绝,昆虫也几乎从化石记录中被完全抹去,但是最终昆虫仍然成功存活了下来,在开花植物物出现之后,昆虫便扛起了为花朵传粉的任务,在白垩纪,植物种类迎来一次大变,被子植物逐渐取代裸子植物成为主流,被子植物的一大特点就是会产生富含营养的花粉,这给昆虫提供了无穷无尽的食物来源。

08

意料之外的救世主

历史上,植物一次次毁灭了地球的气候(详见(进化史诗)从蓝藻到森林),这是因为那些简单的分解者无力把植物通过光合作用同化的碳元素释放入大气中,昆虫出现之后,这一情况有了很大好转,因为昆虫中鞘翅目的幼虫往往能够消化那些真菌难以消化的木质素,同时他们在树木中来回挖洞,给了真菌在其中发育的机会,很大程度上削减了冰川运动,拉长了冰室效应的作用时间,给了所有生物一个更加稳定的气候环境。也让昆虫自己从此长盛不衰。

未完待续

参考资料

昆虫的起源与进化

中卫石炭纪昆虫群落古生态古环境分析

昆虫记

纪录片《昆虫王国》

纪录片《生命》

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编辑:小明

文案:小明

图片来源:网络

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