地球上近百萬(wàn)種的昆蟲(chóng)中,只有幾千種是生活在水中的。這些水生昆蟲(chóng)靠什么呼吸?諸如蜻蜓幼蟲(chóng)、蝎蝽、蚊蚋、劃蝽等,它們各有各的絕招。
許多水生昆蟲(chóng)沒(méi)有鰓,卻可以在水中安然無(wú)恙地生活。原來(lái)它們的呼吸系統(tǒng)中有“配套設(shè)備”。這種配套設(shè)備就是“通氣管”和“貯氣瓶”。
蚊子的幼蟲(chóng)生活在水里,當(dāng)它需要吸取空氣時(shí),只要把腹端的通氣管伸出水面即可。蚊的通氣管尖端還有一組瓣膜,幼蟲(chóng)在水里時(shí)瓣膜緊閉,在伸出水面呼吸時(shí)瓣膜自動(dòng)張開(kāi)。蚊的幼蟲(chóng)還用一種油性分泌物保持通氣管的干燥。
人類在滋生蚊蚋的水池里倒進(jìn)一點(diǎn)煤油,煤油在水面散開(kāi)形成一層膜。由于蚊蚋的通氣孔只能防水而不能防油,倒下去的煤油很快進(jìn)入幼蟲(chóng)的通氣管,使它們窒息而死,達(dá)到消滅它們的目的。
有些水生昆蟲(chóng)的通氣管很長(zhǎng),它們不需浮到水面就可吸取空氣。蜻蜓幼蟲(chóng)的通氣管成套筒狀,可以伸縮,伸到最長(zhǎng)時(shí)可達(dá)到15厘米。蝎蝽腹端長(zhǎng)長(zhǎng)的通氣管不能伸縮,看起來(lái)像一根長(zhǎng)“針管”。花虻幼蟲(chóng)的通氣管比其身體還長(zhǎng),像根橡皮管直通水面吸氣,而幼蟲(chóng)卻藏在淤泥里。
蜉蝣、蜻蜓和石蠶蛾的成蟲(chóng)在陸地上生活,但它們的童年(幼蟲(chóng)期)卻是在水中度過(guò)。
它們?cè)谟紫x(chóng)時(shí)期,既保留了陸生昆蟲(chóng)所具有的氣管,也具備了水生昆蟲(chóng)特有的鰓,所以稱為氣管鰓。它們用氣管鰓來(lái)過(guò)濾溶解在水中的氧。它們的鰓的形式,似片片樹(shù)葉。呼吸時(shí)鰓瓣在水中不停地?cái)[動(dòng),使水流動(dòng)并過(guò)濾水中的氧氣。在氧氣充足的水里,鰓的擺動(dòng)頻率緩慢;在缺氧的水里,鰓的擺動(dòng)頻率就大大加快。
使用水肺是另一類昆蟲(chóng)的絕招,這些昆蟲(chóng)都隨時(shí)攜帶一個(gè)“氧氣瓶”——?dú)馀荨_@個(gè)泡和它們身上的氣門相連接,起著與鰓相同的作用,故稱水肺。奇怪的是這個(gè)小氣泡里的氧氣可供昆蟲(chóng)很長(zhǎng)時(shí)間使用,好像用不完似的,原來(lái)氣泡里的氧氣濃度降低時(shí),水中所含的氧就會(huì)滲入泡內(nèi)補(bǔ)充消耗掉的氧氣。
通過(guò)測(cè)算人們知道,一個(gè)新形成的水泡里大約含有21%的氧氣和79%的氮?dú)猓c空氣接觸的水體則含有33%的氧。隨著昆蟲(chóng)生命活動(dòng)的消耗,氣泡中的氧不斷減少,氮的含量不斷增加,這就改變了氣泡中的氣體和溶在水中的氣體氧含量的平衡。為了恢復(fù)平衡,氮擴(kuò)散出來(lái),氧從周圍水中滲進(jìn)泡內(nèi)。
使用這種方法的昆蟲(chóng),它們的氧氣瓶——?dú)馀萦械挠梢粚映砻艿拿潭?如仰泳蜷),有的固定在鞘翅下(如龍虱)。這種“氧氣瓶”必要時(shí)還可“充氣”。充氣的方式也因昆蟲(chóng)種類不同而有變化。牙蟬浮到水面時(shí)頭部向上,利用觸角將氣泡中充滿空氣。而龍虱則是尾部土浮到水面,利用它的鞘翅和腹邵末端使鞘翅內(nèi)充滿空氣。
劃蝽也把空氣儲(chǔ)存在翅蓋下。除此之外,它們身上還有一層密密的短毛,在潛泳時(shí)身體周圍的短毛空隙保留了一層空氣。由于這個(gè)原因,它們總是有一個(gè)微微發(fā)光的外表,仿佛鍍了一層銀似的。它們身上形成的這層空氣膜,生物學(xué)家稱為“氣盾”。它不是簡(jiǎn)單的空氣貯藏所,而且還有多方面的作用。氣盾是由密生的拒水細(xì)毛固定的,毛的密度可以達(dá)到每平方厘米約200萬(wàn)根,并能承受4個(gè)大氣壓。
因此,護(hù)膜是永遠(yuǎn)存在的,并不會(huì)像水泡那樣消失,而且這層膜好像使它們穿上一身“救生衣”,具有很大浮力,可以在水面自由活動(dòng)。如果要潛入水里或在水里停留,它們就得一個(gè)勁地?cái)[動(dòng)像槳一樣的后足。要休息的時(shí)候,還必須依附在水生植物上,否則它們就會(huì)像軟木塞一樣浮出水面。
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2012年7期