[圖文]叢林幽靈偽裝大師竹節蟲
在自然界,竹節蟲因古怪的外形特徵和神秘的生活習性被稱為「叢林幽靈」。
在昆蟲界,竹節蟲因高超的擬態技巧和聰明的禦敵之術被譽為「偽裝大師」。
經過漫長進化之路,這個從侏羅紀時代繁衍至今的昆蟲「活化石」,靠「超級變變變」的易容術而獨善其身;用「孤雌生殖」的特異功能而生生不息,以「閃色噴毒」的奇門異術而獨步天下。
今天,竹節蟲的世界裡依舊有著許多未解之謎,吸引我們去探索。
擬態高手——會走動的「樹枝」
竹節蟲是高超的偽裝大師。可以模仿各種樹枝和樹葉,上演精彩絕倫的「易容術」;
還能根據光線、濕度、溫度的差異改變體色,將自己隱於無形,不動一刀一槍而獨善其身,獨步天下。
在全世界的熱帶和亞熱帶叢林裡有一類奇怪的昆蟲,即使有人告訴你它就在面前的樹叢中,你也難以發現它的存在。除非你有足夠的耐心仔細觀察,才會發現某段樹枝有點異樣——它居然在緩慢移動;但當你仔細查看時,又會不免疑惑起來,這的確是一段樹枝啊——色彩、形狀全與周圍的樹枝一模一樣,連枝條上的毛刺也是那樣真實。不過,當你再仔細觀察,還是會看到一點小小的破綻—— 一對位於「樹節」處亮晶晶的小眼睛,這是一隻蟲子!此時你見到的昆蟲便是大名鼎鼎的擬態高手——竹節蟲。
在自然界中,竹節蟲以外形古怪和習性神秘而著稱,因此人類給了它們起了一個很幽默、貼切的學術名稱「Phasmida」(拉丁文),翻譯成中文就是「幽靈」;而他們的外型特徵和樹枝可說是難分伯仲,但樹枝並不會走路,因此竹節蟲在英語系國家又被稱作「Walking-stick」——會走動的樹枝。
全世界的竹節蟲都屬於竹節蟲目,分為5科300多屬2800多種,我國已發現過4科100多種,分別是棒脩科、桿脩科,枝脩科和葉脩科。在中國,昆蟲學家為突出竹節蟲的特殊性,專們造了一「脩」字,作為它的簡稱,這個目也叫脩目,外形像竹節的稱為桿脩,像葉片的稱為葉脩,而混身長滿小刺的,理所當然的被稱為刺脩;而民間則將其劃分為兩大類:一種是身體扁平,如同樹葉,稱之為葉子蟲;另一種身體呈棒狀,如同樹枝,稱之為竹節蟲。
在昆蟲界中,善於偽裝的比比皆是,然而真正稱得上「大師」的唯有竹節蟲。上帝沒有賦予它尖牙利爪,卻給了它出色的偽裝本領。它們生活在叢林中,沒有利齒,沒有鋒利的尾針,不能像蝗蟲一樣跳躍,也不能像蝴蝶一樣飛翔,卻靠著千變萬化的偽裝技巧,上演精彩絕倫的「易容術」,將自己隱於無形,不動一刀一槍而獨善其身,獨步天下。它們是昆蟲學中詮釋「擬態」的經典案例。
由於軀幹、腿、觸鬚細長分節,宛如一段天然的竹枝,「竹節蟲」的名稱因此而來。多數種類竹節蟲可以十分精確地模仿各種樹枝和樹葉,效果極近真實,連枝條表面的小刺、樹瘤、枝節、霉斑,葉片的脈絡都力求逼真。它們一般是以生活環境為基礎進行擬態,比如生活在葉片較多的地方,則以葉片為模擬對像;生活在以樹枝為主的環境中,則變成棒狀的體態。同時,竹節蟲還能根據光線、濕度、溫度的差異改變體色,讓自身完全融入到周圍的環境中,讓天敵難以發現。
例如生活在我國西南山地的白紋巨樹脩,既是我國最粗的竹節蟲(直徑達8毫米左右),也是專業的枯枝模仿者,它的外表酷似一根長著幾條分杈的枯枝,平時它總是一動不動地藏在樹上,只有在清晨或黃昏才小心翼翼地移動取食,而且在移動之時還常常會左右有節奏地擺動,模仿樹枝晃動的樣子。一但受驚,它立即會假死,像斷枝一樣落到地面,一動不動,好一會兒才翻過身來,悄悄爬走。
要在竹林裡找出桿竹節蟲,也是一件十分困難的事。它黃綠色光滑的體表上,有著清晰明顯的「竹節」,加之它總是躲藏在細小的竹枝間,兩隻前腳併攏,四隻中腳和後腳支開,紋絲不動。這樣一來,就算你已經到了它的面前,也無法將其找出來,它的偽裝已經達到了和竹枝合二為一的最高境界。
雖然絕大多數種類的竹節蟲都模仿枝條,但也有的竹節蟲不模擬樹枝,葉脩科的擬態更比其他竹節蟲技高一籌,它們模仿的是樹葉,不僅外形,連葉脈,甚至葉面上被蟲啃過的缺口和霉變的斑紋也模仿得惟妙惟肖,因此在現代的昆蟲學教科書中,葉脩幾乎已成為「昆蟲擬態」的代名詞。
在亞洲的熱帶雨林中,便生活著葉脩。大多數葉脩體長7〜9厘米,腹部最寬處4〜5厘米,最大的巨人葉脩體長可以達到12厘米;葉脩腹部和背上的翅膀極像雨林中一片寬大的綠色闊葉樹葉片,中間有凸起的葉片「中脈」,兩邊有「支脈」,圓圓的小頭正好作為葉柄,腳則偽裝成被其他昆蟲啃食過,殘缺不全的小葉片,連缺口處乾枯的黃邊也決不漏過,有時還會加上幾個「小蟲洞」。
除了得天獨厚的外形,超強的耐心也是它致勝的法寶。白天,竹節蟲憑借自身良好的偽裝安全地潛伏在棲息的林地、叢林或花園中。為了能與周圍的環境完美地結合為一體,白天能一動不動地保持著精緻細微的形態。一到夜晚,它們憑著一雙如炬的亮眼變得異常活躍,在棲息地四周巡遊並找機會進食。
當竹節蟲感覺到有風吹過或其他震動時,就會放鬆自己,扭動腰肢,聞聲起舞,當然這種「舞蹈」其實是模仿枝葉的擺動;微風吹過時它們會吃東西,不僅僅是為了跳起舞來更有活力,也是為了更安全。靠著這種盡力控制自身的運動,竹節蟲最大限度避免了被天敵發現的可能,從而保住了生命。在兩性生殖時,雌雄尾部相接,頭的方向相反,像延長的竹枝,這也是一種奇妙的擬態。
孤雌生殖——獨特的生命傳奇
竹節蟲是不完全變態的昆蟲,一生要經歷卵、若蟲和成蟲三個時期。有些種類還能上演孤雌生殖的生命傳奇:雌性竹節蟲不與雄性交配,產下沒有受精的卵也照樣能孵化成功,繁衍後代。
由於竹節蟲幾乎只生活在樹梢,層層葉片遮蓋了它們棲息的區域,因此人們在叢林裡很少有機會看到它們,大多數昆蟲學家對這種昆蟲的生活方式知之甚少。通過飼養來自世界各地的竹節蟲,我感覺它們的一生就是一個傳奇。
與其他昆蟲相比,竹節蟲很有飼養和觀賞價值。大多數竹節蟲主要以樹葉為食,它們最喜歡薔薇科植物,可能是極少運動吧,我發現它們食量也很小。與一隻同樣重量,天性活躍的蝗蟲相比,它們每天的食物消耗不到蝗蟲的五分之一。儘管世界上那些體型最為巨大的竹節蟲不產自四川省,但是目前已經有好幾種熱帶雨林裡的巨大竹節蟲在四川青城山腳下的成都華希昆蟲博物館裡安了家。
我飼養著從世界各地帶回的十幾種竹節蟲,雖然來自距離青城山幾千甚至上萬公里的地方,但現在它們共同生活於一個大房間裡,吃著同樣的食物——博物館周圍種植的玫瑰和懸鉤子的葉片。冬天沒有鮮嫩葉片的時候,它們也吃切得很薄的蘋果片,甚至果醬。這些竹節蟲非常容易飼養,只要調節好房間的溫度和濕度,準備新鮮的食物,大部分都能順利長大。由於其偽裝的功夫非常好,換葉子時如不細心,就找不到它在哪裡?這種捉迷藏的遊戲很有趣。
白天,它們一般一動不動地潛伏,有的種類還將兩條前腿併攏伸直,整個身軀和另外四條腿也盡量伸直,常常選擇纖細的枝條附近躲藏,使自己看上去與環境保持高度一致。與許多慵懶的動物一樣,它們的壽命也遠比那些活潑的生命長,只要新鮮食物充足,溫度適合,人工飼養條件下它們可以活一到三年。它們與大多數只有幾十天,至多幾個月生命的昆蟲相比算是壽星了。
竹節蟲的一生要經歷卵、若蟲和成蟲三個時期。和大多數蟲卵一樣,竹節蟲卵外殼由一層類脂以及一些有機化合物組成,內部是一層薄薄的生物膜,包裹著未發育成型的小蟲。卵通常為橢圓形或球形,卵殼極為堅硬,有些種類的卵殼上還有美麗的條紋。在卵殼上方有一個卵蓋,如同一扇門,當卵孵化時,若蟲就會頂開卵蓋爬出來。
儘管有良好的擬態偽裝,但竹節蟲的天敵諸如鳥類,仍能發現併吞食處於所有發育階段的竹節蟲。所以,雌性竹節蟲的產卵量往往都很大,有些種類的雌性竹節蟲一次的產卵量能超過2000枚,是「廣種薄收」戰略的典型代表,因為自然界物種的競爭非常慘烈。
相對於其他昆蟲,竹節蟲產的卵也很大。大多數竹節蟲所產的卵大約每個3〜5毫米長,這些卵的外形千奇百怪:有的像草籽,有的像小西瓜,有的像米粒,有的像是它們吃的樹木的種子,有的甚至兩側長有像翅膀一樣的延伸,看起來和電影《哈利•波特》中魁地奇比賽中使用的工具一樣,有點像微小的黃金小球。
這些千奇百怪的卵在風的作用下,隨風飄揚並被帶到各處。事實上,大多數竹節蟲的雌蟲會在卵落地之前用尾部把它們彈射出去,目的是為了避免同類為生存而相互競爭食物的現象;有些竹節蟲則喜歡把卵粒用分泌的膠液固著在樹枝上或散落在土塊、巖壁的縫隙中隱藏起來。
竹節蟲和螞蟻有著令人驚奇的共生關係。有些竹節蟲無力保護自己的卵,於是就謀求螞蟻的幫助。每個卵上都有一個稱作「頭狀體」小圓塊,很合螞蟻的口味。螞蟻找到這些卵之後,就把它們帶回家中,吃掉頭狀體,卵就可以安全地孵化了。螞蟻吸收了營養,而竹節蟲也得以繁衍,可謂是一舉兩得的美事。對於竹節蟲來說,附著在卵上的頭狀體是一種狡詐卻能有效地獲取幫助的辦法,結果螞蟻便成為了幫助它們擴散卵子的義工。
竹節蟲是不完全變態的昆蟲,卵需要經過一兩年才能孵化成幼蟲;剛孵出的若蟲與成蟲在形態和生活習性都差不多,只是若蟲的翅發育不完全,生殖器官尚未成熟;經過4〜5次蛻皮後其翅和生殖器官逐漸發育生長,蛻變為成蟲。
在竹節蟲中還有一種非常奇特繁殖現象:孤雌生殖——指在繁殖過程中缺少雄性配偶的情況下,雌性竹節蟲不與雄性交配,便能產下無父的後代,即卵子無須授精就能自行發育的現象。雖然相當多種類的竹節蟲都可以採用孤雌生殖,但並不等同它們為雌雄同體,實際上竹節蟲仍有公、母之分。只是雌蟲一旦不和雄蟲交配,而自行採取孤雌生殖產卵時,下一代因缺Y染色體,所以皆為母蟲。
2011年7月,科學家就在美國西海岸發現了一種「迪美瑪竹節蟲」——它們已孤雌生殖了100萬年之久,而它們的群體就是一個不折不扣的「女兒國」。許多種類的竹節蟲都能通過「孤雌生殖」的方式順利繁衍後代——這顯然是在嚴酷的環境下進化出的特別有效的一種生存方式。竹節蟲這種獨一無二的特性究竟是物種的進化還是變異,目前尚無定論,但美國加州大學的一些科研人員已試圖從DNA層面入手,揭開這個秘密,為人類未來的星際遠航、移民提供幫助。
閃色噴毒——奇妙的生活方式
竹節蟲有許多奇妙的生活方式:當遇到天敵來襲時,會張開翅膀用「彩光」迷惑震懾對手;使用多刺的節肢進行頑強抵抗;分泌和噴射有毒氣霧讓敵人不戰自退;以裝死和斷足逃避追殺。
在自然界中,不同種類竹節蟲間體型差異很大——小的不及火柴棍,大的卻有數十厘米長。儘管外形迥異,但它們都有個共同的特點:擬態各種植物的枝條或者葉片。我飼養的幽靈竹節蟲卻是竹節蟲中的另類,因為它選擇同時模仿了樹枝和枯葉,它的身體像一段枯樹幹,足卻像乾枯的葉片,渾身長滿尖刺。最為奇特的是它的頭部長著尖刺,向後延伸的頭頂看起來極像恐怖片裡的外星生物,又像「植物大戰殭屍」裡的殭屍頭,因此被譽為「世界上最醜陋的昆蟲」。
幽靈竹節蟲原產澳洲,後來被英國的愛丁堡動物園和美國辛辛那提動物園引進飼養。因為讓人看起來毛骨悚然的外觀,它們成為了動物園的明星,《美國國家地理》雜誌還專門請攝影師去辛辛那提動物園拍攝報道。幽靈竹節蟲也具有神奇的「孤雌生殖」特性,華希昆蟲博物館飼養的幽靈竹節蟲也採用「孤雌生殖」的方式順利繁衍後代。
許多竹節蟲並非如人們所想像的那樣,是一種醜陋而令人生厭,像枯樹枝般了無生氣的動物。恰恰相反,有些種類的竹節蟲具有一些奇妙的行為。大多數竹節蟲沒有翅膀,不過,有翅膀的那些竹節蟲當中其翅膀色彩非常亮麗。平時,它們會把翅膀合起來,一旦受到侵犯形勢危機時,翅膀便「忽」地打開,突然閃動的彩光會迷惑震懾敵人。雖然翅膀上的「彩光」只是一閃而過,但足以讓不少動物嚇一大跳,目瞪口呆幾秒鐘,它們便趁機逃之夭夭。這種「閃色法」,是許多昆蟲逃跑時使用的一種方法,竹節蟲也是其中高手。
竹節蟲除了利用模擬顏色、形狀和圖案來保護自己以外,還有一種反其道而行之的方法,那就是警戒色——用色彩非常鮮艷、具有某種警告含義、與周圍環境明顯相區別的顏色來武裝自己,起到威嚇對方的作用,從而保護自己免遭毒手。
還有的種類一旦偽裝失靈被天敵發現後,便使用多刺的節肢進行頑強的自衛和抵抗;有的會分泌和噴射有毒氣霧或化學物質使敵人不戰自退⋯⋯竹節蟲噴出的有毒氣霧的化學成分,目前科學家們尚不清楚,但有化學家曾形容說:「假如吸入這種氣霧,其難受的感覺類同於吸入胡椒粉或辣椒粉」。我飼養的一種棉桿竹節蟲在受刺激時也會從前胸背板前端的腺體散發出一股聞起來類似人參的氣味,用來嚇退敵人。
某些竹節蟲還有一個絕招——裝死。只要它棲息的樹枝稍作震動,或者感覺到危險迫近,便會自動從樹上墜落在地,同時收胸攏足,一動不動地裝死,保持這種姿勢幾分鐘,幾乎不露任何破綻。一旦感覺危險解除,它便伺機溜之大吉。其實,即使它被認出來,活命的概率也很大——很多動物不喜歡吃屍體。
如果一切手段無效,有許多種類的竹節蟲還會隨時準備斷足求生,這實在是個迫不得已的辦法,相信不到緊急時刻,沒有竹節蟲願意使用。當它被一個攻擊性極強的食肉動物抓住一條腿的時候,往往會乾脆利落地丟掉它,逃生而去。少了一條腿不會影響它的靈活,丟了命才叫慘。假如負傷逃脫的竹節蟲尚未成年的話,這只斷足一般都會在下一次蛻皮時再長出來。不過一旦長大為成蟲,斷肢再造就不可能了。
竹節蟲行動遲緩,白天把自己偽裝好後睡大覺,晚上出來活動進食。我通過觀察飼養的東方葉脩發現:它們一般很少活動,即使不得不換一個位置,也總是慢條斯理。在爬行過程中,那較長的前腳極少使用,主管移動的是四隻短短的後腳,只有在受到驚嚇的時候才會六腳並用,以較快的速度爬行。不過這種「較快」也僅僅是相對於平時而已,要是以它們長達8厘米的身體長度與只有它們體長幾十分之一的螞蟻比賽速度,那螞蟻一定是贏家。
東方葉脩早在1758年就被瑞典著名博物學家林奈命名,是世界上最早被正式命名的昆蟲種類之一,加上它奇特的外形,在生物學界可謂赫赫有名。但是關於它的生活史卻鮮為人知,相關研究文獻只是詳細記錄了它的外形特徵,對生活狀況幾乎從未提及。
通過飼養,我對這種奇特昆蟲的生活史有了初步瞭解,雖然葉脩成蟲行動非常遲緩,但是剛剛孵化的小葉脩卻非常靈活,和螞蟻一樣擅長奔跑。而且剛剛孵化的葉脩外形也很像一隻黑色的大螞蟻,它們一出生就向明亮的地方飛快地奔跑,並且盡量爬向高處。顯然,天性告訴它們在明亮的高處才可能有鮮嫩的葉片。當蛻皮進入二齡後,它們從黑色變成了綠色,也逐漸安靜下來,開始了模仿葉片的生活。雌性東方葉脩要7次蛻皮才會成年,而雄性只需要6次。
大自然的法則是優勝劣汰,作為一種生物,不管強弱,能夠生存下來總有它的道理。而竹節蟲的生存之道方法告訴我們,既然改變不了環境,改變不了自己的命運,不要怨天由人,不如主動適應環境,更好地生存下去。
科學謎題——未盡的探索之路
生物學家在分析35種竹節蟲的DNA後發現:某些竹節蟲的翅膀多次失而復得的進化現象至少出現了4次,說明它們創造翅膀的基因並沒消失,當發現飛行能更加有利生存時,翅膀會再次長出。
自然的淘汰總是很殘酷的,目前全世界每天就有75個物種滅絕,平均每小時有3個物種滅絕。難道僅僅是超級偽裝和捨足保命的本事,讓竹節蟲經過慢長的2億多年,成為昆蟲中的「活化石」?
成都華希昆蟲博物館裡收藏了多達17個目的昆蟲化石,幾乎涵蓋了我國已經發現的所有昆蟲化石類群,這些化石中不少保存得相當精美,蜻蜓的薄翼、蜜蜂的細針、甲蟲翅膀上的花紋都清晰可見,甚至螞蟻的剛毛在顯微鏡下也歷歷在目,令人歎為觀止。它們大多來自恐龍生活的侏羅紀時代,一些還是與恐龍化石同時發現的,其中有一塊一億四千多萬年前形成的竹節蟲塊化石。
一次意外的火山爆發,凝固了這個孱弱的生命。它是目前全世界發現最早的竹節蟲化石之一,不僅證明了竹節蟲在古老侏羅紀時期就存在,而且當時還具有很強的飛行能力。這種竹節蟲曾經被俄羅斯科學家認為是一種類似蝗蟲的直翅目昆蟲,最後經中國專家研究發現是一種古老的竹節蟲化石;化石中顯示了當時它前翅非常發達,長度跟後翅幾乎等長,後翅更加寬些。說明當時具有很強飛行能力的竹節蟲,能很好地躲避天敵,不用發育相應擬態的習性。而現在的竹節蟲飛行能力極弱並且有擬態現象,這反映出竹節蟲現在的天敵遠遠多於2億多年前。
竹節蟲的翅膀裡還蘊含著更多的奧秘,美國猶他州布萊韓•揚大學的進化生物學家邁克爾。懷汀和同事在分析35種竹節蟲的DNA後發現,在漫長的進化歷史中,某些竹節蟲的翅膀多次失而復得的進化現象至少出現了4次。這說明在2億多年的時間裡,竹節蟲創造翅膀的基因似乎並沒有消失,當發現翅膀和飛行能更加有利生存時,會讓翅膀再長出。
這一現象表明,達爾文的進化論本身也許需要修改了,因為這個發現挑戰了《進化論》的基本信條——進化過程是不可以逆轉的,也就是說像翅膀一類複雜特徵不可能在進化中失而復得,某種特徵退化之後將永遠消失。懷汀說:「過去200年裡,人們一直認為,翅膀的進化是一次性的,但我們的研究顯示,至少在竹節蟲的進化歷史上,翅膀多次消失又出現。」
2008年10月,英國倫敦自然歷史博物館展出了一隻巨型竹節蟲標本,它體長達55厘米,即使不算腿在內,體長也達到35厘米。這只竹節蟲1998年采自馬來西亞和印度尼西亞交界的婆羅洲熱帶叢林,是目前人類發現的「地球上最大(長)的昆蟲」。
實際上,除了這種包括足在內身體最長的種類,還有幾種巨型竹節蟲也引人注目:生活在馬來西亞的扁竹節蟲則是當之無愧的重量冠軍,它的最重紀錄為87克,一般雌性都能長到70克以上;而巴布亞新幾內亞的傘翅巨竹節蟲則擁有最大的翅膀,雌性翅膀展開寬達20厘米,黑黃相間的巨大翅膀像一把撐開的花傘,加上近30厘米長,直徑超過一厘米的身體,從視覺效果看,它應該是最大的竹節蟲——如果你不是在動畫片《昆蟲總動員》中而是在野外驟然遇見一隻這麼大的昆蟲,應該是嚇得夠嗆吧?
奇特的竹節蟲不僅出現在亞洲,在澳洲南太平洋的島嶼上也有一個關於竹節蟲的謎題。在靠近豪勳爵島的附近有一座被稱為「柏爾金字塔」的巨型岩石形成的島嶼。這塊岩石周邊的陡坡近乎垂直,只有一種植物存在,缺少食物,條件惡劣。2001年,科學家們在島上發現了一個昆蟲世界——曾經在豪勳爵島宣告滅絕了80年的竹節蟲卻在這裡安營紮寨。
這些長12厘米的大型竹節蟲為何棲息於此目前還是個謎。科學家推測,可能是海鳥將在豪勳爵島死去的雌性竹節蟲叼至凸出的火山岩處,作為築巢的材料,而其體內的卵卻在腹中孵化後得以繼續繁衍。為了不使這個物種滅絕,科學家們展開了一項繁殖計畫——從島上取走4個竹節蟲進行人工繁殖。後來,其中2個死了,剩下的2個在墨爾本動物園用於繁殖實驗。
研究人員表示:「豪勳爵島竹節蟲一對一配對。晚上睡覺時,雄性用3條腿護住睡在旁邊的雌竹節蟲。」科學家因此給它們取了名字,叫「亞當」和「夏娃」。通過它們繁殖的11376個竹節蟲現在已在孵化中。另外,約700個成蟲還在人工飼養中,成為生物人工飼養中最驚人的成功案例之一。
新的研究表明,昆蟲不止包括原先已知的33個目,美國《科學》雜誌刊登了昆蟲新目的論文,標誌著一個比竹節蟲還要奇特的昆蟲新目的誕生。這個新目的學名為「Mantophasmatodea」,來源於螳螂(mantis)和竹節蟲(phasma)。從名稱可知,這個新目昆蟲與螳螂和竹節蟲都有些相像,但它們又有自己的特點。從外形上看新目與螳螂、竹節蟲的確都有些相像。不過與螳螂相比,雖然新目的昆蟲也是肉食性的,但它們發達的前足和中足都可以用來捕捉獵物,而螳螂是只用前足捕捉獵物的;與竹節蟲相比,竹節蟲的胸部又細又長,而新目昆蟲的胸部並不長。另外,所有已知竹節蟲都是植食性的。因此這個新目便被叫做「螳竹節蟲目」,這是自1914年以來人類第一次定義一個新的昆蟲目。