徐昕欣 (河北省衡水市第七中學 河北衡水 053000)
家蠶(Bombyx mori),又名桑蠶,是完全變態發育的典型昆蟲,一直作為初中生物學教學中“生物的生殖和發育”部分的經典實例。但在課堂教學及飼養和觀察家蠶的實踐活動中,學生常會產生諸多疑問。現將其中一些常見問題匯總并解析。
家蠶并非單食性昆蟲,而屬寡食性昆蟲。除取食桑葉外,也可取食桑科的柘樹、構樹、橙桑、薜荔、蔓榕,菊科的蒲公英、萵苣、裂葉山萵苣、剪刀股,榆科的榆、榔榆,山茶科的茶,以及桔梗科的沙參等植物[1],此外,還可取食家蠶人工飼料。但桑葉仍是最適合家蠶的天然食物。
最易被誤認為幼蟲眼的部位一般有2個。一個是位于幼蟲身體前部第1對胸足上方兩側的2個小黑點,而這2個小黑點實際上是位于第1胸節(并非頭部)兩側的氣門,如果仔細觀察,在幼蟲腹部兩側,還可以發現8對同樣外形的氣門,它們的內側連通氣管,因此相當于幼蟲的“鼻孔”。另一個部位是幼蟲頭部的2個淺棕色(幼蠶時期為黑色)半球形結構。這2個結構初看很像幼蟲的復眼,但實際上,它們是2片著生有剛毛的骨質殼片,叫做顱側板(圖1)。
家蠶幼蟲的眼是體積很小的單眼,分布在2片顱側板的側面下方,左、右各 6個,其中5個大致呈弧形排列,第6個體積最小,大致位于該弧形內側的中心位置,需要仔細辨別或借助放大鏡等工具才能觀察清楚。待幼蟲變態羽化為蠶蛾之后,單眼便不復存在,取而代之的是2個半球形復眼(圖1),這是家蠶幼蟲期與成蟲期的重要區別之一,充分體現家蠶的發育過程為完全變態發育。

圖1 家蠶幼蟲的氣門、顱側板、單眼與成蟲的復眼
家蠶在幼蟲期一般蛻皮3~5次,其中以蛻皮4次的品種最為常見,因此便產生了“家蠶一生共蛻4次皮”的說法。然而,這只是家蠶在幼蟲期的蛻皮,家蠶在幼蟲化蛹及由蛹羽化為蠶蛾時還有2次蛻皮,但這2次蛻皮發生在蠶繭內部,因而往往不被注意而易被忽略。所以,若以幼蟲期蛻皮4次計,家蠶一生的蛻皮次數應為6次(圖2)。對于幼蟲期蛻皮3次、5次的家蠶,其一生的蛻皮次數則相應為5次、7次。

圖2 家蠶生活史
家蠶幼蟲期蛻掉的皮,分為2個部分,留在身后的“皮”只是胸、腹部的外骨骼,而頭部的外骨骼會與其他部分分離,掉落在頭部下方,往往需要仔細觀察才能發現。但化蛹蛻皮及羽化蛻皮時,頭、胸、腹部的外骨骼將不再分離,而是連為一個整體蛻去(圖3)。

圖3 家蠶不同發育階段的3種蛻皮
家蠶幼蟲每次蛻皮之前的“眠”,以及整個蛹期,表面看起來不吃不動,實際上身體內部都在發生重要變化。當幼蟲入眠時,由上皮細胞特化而成的15對蛻皮腺會膨大,分泌和釋放蛻皮液到新、舊表皮之間,溶解舊的內表皮,從而為蛻皮做準備。進入蛹期之后,家蠶體內更是時刻都在進行著劇烈的變化,家蠶要把幼蟲期的組織器官加以破壞、改造并發育為成蟲的組織器官[1],正是這種大規模的改造和重建才使家蠶得以完成從幼蟲到成蟲的轉變,從而實現完全變態發育。
家蠶在整個幼蟲期都有吐絲行為,只是絲的作用和絲的量有區別。幼蟲平日吐出的少量絲,就如同幼蟲的“保險繩”,有防止幼蟲跌落的作用;幼蟲在每次就眠之前,也會吐出少量絲,將腹足固定在蠶座上,使眠中的蠶體不易脫落,也利于蠶體從舊皮中順利蛻出(圖4)。家蠶只有在結繭時才會大量吐絲。

圖4 家蠶幼蟲在結繭期之前吐出的絲
吐絲結繭是家蠶在長期進化過程中形成的一種在蛹期進行自我保護的本能。蠶絲一旦吐出凝固成形,便與蠶的身體再無關聯,因此,蠶繭只相當于蛹的“房子”,剪破蠶繭,蛹仍會正常羽化成蛾。
蠶蛾有口器,只是口器已顯著退化,因而無法完成取食功能。蠶蛾口器與幼蟲口器一樣,也由上唇、上顎、下顎、下唇4個部分組成,但只有下顎較發達,且與幼蟲下顎的結構、功能不再相同。成蟲下顎是1對白色的囊狀體,有分泌作用,是溶繭酶的分泌部位之一,且在化蛾之后逐漸萎縮[1]。
蠶蛾的口器已退化,是無法咬破厚厚的蠶繭的。它之所以能破繭而出,是因為在變態期間,其下顎和中腸會分泌溶繭酶,羽化時,蠶蛾從口腔吐出含有溶繭酶的弱堿性液體,濕潤蠶繭頭端繭層并溶解粘著繭絲的絲膠及部分絲素,使絲分離,然后用胸足撥開已松解的繭絲[1],形成一個孔,再從孔中鉆出(圖5)。

圖5 蠶蛾利用溶繭酶松解繭絲后破繭而出
蠶蛾交尾產卵后,雄蛾、雌蛾都不會立即死亡,而是待幼蟲期積累的營養物質消耗殆盡之后自然死亡。一般來說,蠶蛾的壽命為7 d左右,雄蛾的壽命比雌蛾稍短,溫度、濕度、光照等環境條件也會對蠶蛾的生存時間產生影響[2]。