千姿百態的“飛行器”

歐陽軍

自然界中能夠飛翔的動物有很多，它們各自擁有一套“飛行器”，就是我們所說的“翅”或“翅膀”。然而，“翅”和“翅膀”一字之差，意思并不完全相同。鳥類、蝙蝠的飛行器，嚴格地說應稱“翅膀”，而昆蟲的飛行器就稱為“翅”。因為，前者是由前肢（膀）演變來的，即由原來的行走器官逐漸轉化為飛行器官；而后者與行走的附肢毫不相干。科學家們根據化石推測，早在3億年前，昆蟲的身體就出現了翅，從而使纖小的昆蟲，成了地球上第一批“飛行家”。

別看昆蟲翅薄如膜，但還挺復雜哩！昆蟲的翅是從體壁自中胸、后胸、背板兩側，向外延伸而形成的“翅”發展來的。翅芽按其發展情況，可分為兩類。一類叫“外翅類”，它是外生的，即由蟲體表皮凸出形成；另一種叫“內翅類”，它是內生的，即由蟲體表皮內褶，形成成蟲盤，再由成蟲盤長出翅芽。蝗蟲、蜻蜓、蜉蝣等不完全變態的昆蟲，都屬于外翅類，金龜子、蒼蠅、蝴蝶、蛾子等完全變態的昆蟲，均屬于內翅類。

在昆蟲幼嫩細小的翅芽中，蘊藏著輕紗般的闊翅，還有氣管、血管、神經等，隨著蟲體生長發育，翅芽漸漸伸展成薄而扁平的形狀，只留氣管貫穿其中，形成堅實而隆起的“翅脈”，對翅起著支架作用。翅脈在翅面上的分布形成，因種而異。昆蟲學家把這種分布形成稱為“脈相”，有“縱脈”和“橫脈”之分，縱橫脈相交錯，在翅面上形成很多“翅室”。脈相是昆蟲分類學的重要標志，怪不得昆蟲學家拿到一枚翅，就能從上百萬種蟲子中識別出屬于哪一類。

絕大多數昆蟲的成蟲都具有兩對翅，生長在中胸上的叫“前翅”，生長在后腳上的叫“后翅”。由于昆蟲的生活方式及其所處生活環境不同，昆蟲的翅也是五花八門。蜜蜂、蒼蠅、螞蟻、蜻蜓的翅呈膜質、輕薄，光滑而透明，翅脈清楚可見，叫“膜翅”。螻蛄、油葫蘆、中華蚱蜢、蝗蟲的翅，前翅狹小呈革質，叫“復翅”，后翅寬大呈膜質，且能折疊藏匿于前翅下。

有的昆蟲經過長期的進化，前翅翅面加厚，全部角質化，質地堅硬，失去翅脈，如同鞘套，稱作“鞘翅”，而后翅膜質，常折疊藏匿于前翅下，翅脈稀少。人們熟悉的瓢蟲、天牛、金龜子、叩頭蟲的翅就是這樣。它們的飛行靠膜質的后翅，翅震低，飛速不快。但是，鞘翅對蟲體具有盔甲般的保護作用，而且在飛行時呈V字形，并且微微擺動，能在飛行時保持穩定。

有趣的是，有些昆蟲如梨蝽，三點盲蝽、豆二星蝽等，它們的前翅僅在基部角質化，而前翅的端部和后翅仍為膜質，故前翅特稱“半鞘翅”。

還有許多昆蟲，翅面上長著不同的被覆物，如毛翅目昆蟲的翅面上長有很多毛，叫“毛翅”；薊馬的翅雖狹小，但覆有很多細小的纓狀毛，叫“纓翅”；蝴蝶、蛾子的翅面上，密布著一層五光十色的粉狀鱗片，構成了各種色彩悅目的圖案，稱“鱗翅”。鱗翅上的粉狀鱗片并不是浮在翅面上的細粉，而是從翅膜上生出來的一種體毛的變形。有的昆蟲翅上還有特殊的結構，如蜜蜂，一旦停下來，那寬大的翅立刻變成了兩條狹窄的薄片。

原來，蜜蜂的前翅有褶，可以像扇子一樣折疊起來，折疊后，它的后腹部就全部露在外面。如果用放大鏡觀察，可以在蜜蜂的后翅尖端邊緣上發現一排齒狀的小鉤，叫“翅鉤”；而在前翅背面生有一排小孔，當前后翅重疊在一起時，后翅翅鉤恰在前翅的小孔里，十分牢固。雄蜂不如雌蜂善于飛翔，就是因為雄蜂翅鉤比雌蜂要少得多。

蒼蠅、蚊子這些人們非常熟悉的昆蟲，雖然屬于雙翅目的“成員”，但卻只有一對前翅，它們的后翅到哪里去了呢？原來后翅已退化成兩根小棒，昆蟲學上叫“平衡棒”。平衡棒在飛行中的振動與前翅運動方向相反，但頻率相同，在飛行中起平衡作用。

有些昆蟲的雙翅完全退化，當然也就失去了飛翔的本領。如令人厭惡的臭蟲，盡管它們的老祖宗曾生有長翅，但由于長期的洞穴生活，后來又跟著人類遷移到室內，根本不使用翅飛翔，經過漫長的歲月，它們的雙翅便完全退化了，僅僅在前翅的基部遺留下一點痕跡，稱為“翅基”。

昆蟲學家根據昆蟲有無翅，將昆蟲綱分為兩大亞綱；無翅亞綱和有翅亞綱，其中有翅亞綱占絕大多數，無翅亞綱只是少數比較原始的昆蟲。

在有翅亞綱中，一般分有28個目，其中有12個目是以翅態命名的，如常見的美翅目、稍翅目、半翅目、鱗翅目、毛翅目、纓翅目等。有翅昆蟲一般又可分為古翅類和新翅類。古翅類的如蜻蜓、蜉蝣等，這類昆蟲的翅較長，但只能平展，不能折疊，靜止時不能覆蓋在身體背面，而豎立在背上或平放在身體兩側；新翅類的昆蟲的翅膀能折疊起來覆蓋在身體背面，兼作“防護衣”。

從進化觀點看，古翅類昆蟲翅長，不能折疊，占用的空間大，所以逐漸被新翅類昆蟲所取代。難怪在龐大興旺的昆蟲世界里，古翅類昆蟲僅有蜻蜓、蜉蝣兩個家族。

從飛行速度看，蜻蜓每秒鐘能飛10～20米；金龜子2.2～3米，天蛾5米；菜粉蝶1.8～2.3米；家蠅2米；牛虻4～14米；蜜蜂2.5～6米。飛行不但有利昆蟲的擴大分布，而且對覓食、求偶、逃避天敵都很有利，加上昆蟲個體小巧，比同樣靠翅膀飛行的鳥類顯得更為靈活機動。這是昆蟲之所以具有強大的適應能力而繁衍不息的重要原因之一。

昆蟲的飛行包含著無窮的奧秘，科學家們通過探索，已經獲得了一批令人鼓舞的科研成果。比如蚊子、蒼蠅的平衡棒，不僅在水平飛行時起著穩定和平衡的作用，當航向偏離時，一側平衡棒會扭轉震動，這種扭轉傳至基部感覺器，從而改變前翅某一側的翅震，以便及時糾正航向。此外，平衡棒還可以保持蟲體的緊張度，便成了一種小巧新型的導航儀“音叉式振動陀螺儀”，可用在火箭和高速的飛機上，以保持其穩定性，并實現自動駕駛。

又如，在空氣動力學中有一種叫顫振的現象，它是機翼在飛行中的有害振動，飛機飛得太快時，這種顫振往往造成機毀人亡的事故，蜻蜓的翅在漫長的進化中，發展了一種對抗顫振的措施——翅末端前緣出現翅痣。這就是蜻蜓的抗顫振裝置。現代飛機機翼末端前緣也有類似的加厚區，飛機上的這種抗顫振裝置與蜻蜓的翅痣原理同出一轍。看來，昆蟲的翅不僅為昆蟲開辟了廣闊的生活天地，而且為現代仿生學展示了無限誘人的前景。