- 十多年磨一劍“知了”是如何突破干土爬上地面的？
- 本站編輯:幫幫拜思特發(fā)布日期：2020-04-29 11:16 瀏覽次數(shù)：
春末夏初，最早的蟬開(kāi)始爬出地面。幼蟲(chóng)爬到地面，蛻變成蟬，在堅(jiān)硬堅(jiān)實(shí)的地面上留下一個(gè)手指又粗又細(xì)的圓孔。這些洞穴通常位于最熱和最干燥的地方，似乎表明幼蟲(chóng)有鋒利的工具，可以穿透干燥的土壤，它們通常喜歡從最硬的地方鉆出來(lái)。
避難所是怎么建造的
蟬的幼蟲(chóng)在地下建成最后居住的避難所，其工程土方量達(dá)到0.2立方米，為何竟然消失于無(wú)形之中？人們知道某些蛀蝕木頭的昆蟲(chóng)如天牛類(lèi)的幼蟲(chóng)，它們?cè)跇?shù)干里前進(jìn)時(shí)，是通過(guò)幼蟲(chóng)運(yùn)用有力的大顎咬下面前的木質(zhì)，吃進(jìn)肚里，從而形成面前的空洞。這些木質(zhì)墾荒者吸收了木質(zhì)微博的營(yíng)養(yǎng)物之后再將殘物排到身后，徹底堵塞了后面的空間。這種經(jīng)過(guò)粉碎、消化分解的物質(zhì)，壓縮得比原先的木質(zhì)更為致密，就使得樹(shù)干中騰出了一個(gè)額外的空間。這是容納幼蟲(chóng)身軀的孔穴。那么，蟬的幼蟲(chóng)難道也要用類(lèi)似的方式鉆造地洞嗎？
蟬的幼蟲(chóng)在地下生活了大約4年，但它們并不總是呆在一個(gè)地方，而是四處移動(dòng)。它們從一個(gè)地方到另一個(gè)地方，把它們的口器——一根吸管——從一根插到另一根，吸取養(yǎng)分。有時(shí)他們想逃離寒冷的上層土壤，逃到下層溫暖的地方，有時(shí)他們想在更適合自己的樹(shù)根旁安頓下來(lái)，吮吸自己喜愛(ài)的“樹(shù)汁液”。
研究人員推測(cè)，每次遷居的時(shí)候蟬的幼蟲(chóng)要開(kāi)出一條路，方法是用自己的挖土工具挖開(kāi)前面的土壤拋到身后去。如果正好處在濕潤(rùn)柔軟、容易壓縮的泥土中，那么對(duì)它而言這些泥土也就相當(dāng)于其他幼蟲(chóng)(例如天牛的幼蟲(chóng))已經(jīng)消化過(guò)的木頭糊。這些泥土可以被加壓壓縮得更為緊密，從而騰擠出一個(gè)空著的孔洞。問(wèn)題在于蟬的地洞卻是在干燥的土壤中挖掘而成的，干燥的土壤很難壓縮。另外，人們發(fā)現(xiàn)蟬的地洞內(nèi)表面也不呈現(xiàn)干土粒那樣的粗糙，而是一種經(jīng)過(guò)涂飾的光滑表面。
那么，真實(shí)的情況是怎樣的呢？
觀察到的各種跡象
也有另一種解釋?zhuān)合s的幼蟲(chóng)先用水?dāng)嚭透赏列纬赡酀{狀，然后將自己光滑有力的身體鉆過(guò)泥漿。蟬的幼蟲(chóng)通過(guò)后，便形成了永久的洞穴，表面上形成了光滑的泥漿涂層。
這樣的解釋有根據(jù)嗎？應(yīng)該說(shuō)雖未直接觀察到蟬的幼蟲(chóng)正在通過(guò)泥漿的情景，但蛛絲馬跡的證據(jù)卻是有的。研究者看到剛爬出洞來(lái)的幼蟲(chóng)，身上或多或少地沾滿了泥漿，有的干了，有的還濕著。它們用來(lái)挖掘的前爪尖沾滿了淤泥，其余爪子也像戴了泥手套，背上也是一層黏土。研究人員本來(lái)預(yù)期它們應(yīng)該是滿身粉塵，實(shí)際卻驚奇地發(fā)現(xiàn)它們渾身泥漿，活像一個(gè)個(gè)疏通下水道的清潔工，剛在淤泥中攪和了一番似的。此外，有人在發(fā)掘中得到了正在加工地洞的幼蟲(chóng)，它渾身蒼白，眼睛碩大而近乎白色，渾濁不清，似乎看不見(jiàn)東西。
那些出了地洞的幼蟲(chóng)雙眼烏黑閃光，表明它們已能視物。這就說(shuō)明蟬在從地下到地上的期間，其視力有一個(gè)發(fā)育成熟的過(guò)程。另一方面幼蟲(chóng)在挖掘上升通道時(shí)，要艱苦地勞動(dòng)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，因?yàn)橥ㄏ虻孛娴牡囟礇Q不是個(gè)一蹴而就的即興工程。其間最令人驚奇的是，這只蒼白的盲眼幼蟲(chóng)的身體的體積比它成熟之后要大得多，像得了水腫病似的渾身充滿了液體。
如果把它抓在手里時(shí)，它便扭動(dòng)著身子，尾部不斷地滲出清澈的水液，弄得全身濕淋淋的。經(jīng)過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，幼蟲(chóng)的水液是由消化道排出的，其消化道也是它的貯水水袋。蟬的成蟲(chóng)也會(huì)排出這樣的體液，例如它在為擺脫敵人而奮力起飛之際，往往要滋出一些體液作為回敬。
顯然，蟬的幼蟲(chóng)即使渾身積滿了水，也不足以打通它所需要穿越的整個(gè)隧道，所以它必須擁有可以隨時(shí)補(bǔ)充的水源地。關(guān)于這一點(diǎn)，研究者已經(jīng)有了合理的答案。當(dāng)你小心地挖開(kāi)蟬的幼蟲(chóng)所穿行的地洞時(shí)，總可以毫無(wú)例外地找到1或2根有生命力的、粗細(xì)不等的樹(shù)根，粗的如筆管大小，細(xì)的也有麥秸粗細(xì)。樹(shù)根不一定很長(zhǎng)，但至少也有若干毫米，足以供幼蟲(chóng)的口器刺入吸吮之用。而整根的樹(shù)根則生機(jī)勃勃地深入穿插在周邊的土層里。要問(wèn)這種提供汁水的源泉究竟是偶然存在的呢，還是幼蟲(chóng)特地挑選的？科學(xué)家的意見(jiàn)傾向于后一種答案。
他們這樣解釋?zhuān)合s的幼蟲(chóng)開(kāi)始鑿洞時(shí)，總要找到有樹(shù)根的地方，并將樹(shù)根刨出來(lái)，讓樹(shù)根位于它們的洞中(大多數(shù)在洞壁上)，所以洞壁上這個(gè)有生命的部位(樹(shù)根)就是一個(gè)活泉眼，是它整個(gè)工程用水的供應(yīng)地。幼蟲(chóng)體內(nèi)的水袋一旦水分不足就可由此得到補(bǔ)充。當(dāng)它把干土變成泥漿時(shí)，如果這個(gè)鉆探工的水袋干了，它就爬到樹(shù)根處，插進(jìn)吸管，從樹(shù)根這個(gè)蓄水池飽飽地汲取一通，直到把自己的水袋灌滿。然后幼蟲(chóng)又爬到打洞的工作面再度開(kāi)工，把干土弄濕，用爪子拍打，拌成泥漿，再用自己的身體把泥漿向周遭壓緊。蟬就這樣建造了它那上下貫通的通道。
兩個(gè)驗(yàn)證性試驗(yàn)
研究人員把一只剛剛出洞的蟬的幼蟲(chóng)抓來(lái)放在玻璃試管里，松散地埋上約有15厘米高的碎土。這一土層厚度大致相當(dāng)于它剛剛爬出的那個(gè)地洞的三分之一。埋在疏松的土層中的幼蟲(chóng)能否順利上升到地面上來(lái)呢？如果憑體力就可挖通地道，那么它肯定能夠爬出來(lái)。但這只幼蟲(chóng)剛才爬出它原先的地洞時(shí)，耗盡了自身水袋中最后那點(diǎn)兒水，試管中沒(méi)有水源可以補(bǔ)充，它只能憑自身那點(diǎn)兒體力進(jìn)行挖掘。它努力撼動(dòng)土粒，但無(wú)法將之黏結(jié)住，所以粉碎的土粒連續(xù)向下流散，終究不能形成地道。經(jīng)過(guò)3天的無(wú)效勞作，幼蟲(chóng)格外奮力上爬了不足一指長(zhǎng)的距離。第4天它就死了。
假如幼蟲(chóng)有個(gè)裝滿的水袋，結(jié)果就會(huì)大不相同。人們選取了一只剛開(kāi)始實(shí)施解放工程的幼蟲(chóng)來(lái)做同樣的試驗(yàn)。
這只體態(tài)鼓脹、體液外滲，顯得渾身濕漉漉的幼蟲(chóng)處在試管底部，上面疏松的人工土層對(duì)它而言似乎不在話下。這位鉆洞能手不慌不忙地從隨身水袋里弄出一點(diǎn)兒水來(lái)就能把這些土變成泥漿，再將之?dāng)傞_(kāi)黏糊到周遭洞壁上。這地洞是打通了，但很粗糙，也很不規(guī)則。幼蟲(chóng)不斷地打洞上爬，身后的地洞幾乎也隨即倒塌或堵塞。好像幼蟲(chóng)意識(shí)到它不可能得到補(bǔ)充的水源，所以用水十分經(jīng)濟(jì)和格外節(jié)約，只在最需要時(shí)才稍稍消耗一點(diǎn)兒儲(chǔ)備。就這么精打細(xì)算地奮斗了將近12天，這只幼蟲(chóng)終于爬上了地面。
一旦蟬的幼蟲(chóng)離開(kāi)洞穴，它們立即爬上最近的樹(shù)枝，開(kāi)始進(jìn)入蛻變的最后階段。只需一晚，它就可以變成了一只蟬，一只成年蟬。第二天早上，一只美麗、活潑、會(huì)唱歌的蟬高興地離開(kāi)了她暫住的地方，搬到了綠樹(shù)蔭下。留下的舊皮包——蟬蛻緊緊地掛在樹(shù)枝上，感受著秋風(fēng)秋雨的拍打。
