知了清韻之“羽翼自潔便翾好”

秦自民

昆蟲是地球上最古老的飛行家，翅膀的存在使昆蟲在覓食、求偶、避敵等方面獲得了巨大的優勢。跟絕大部分昆蟲一樣，蟬也擁有兩對翅膀。蟬的翅膀不僅很美，而且功能強大。自然選擇使蟬的翅膀具備了適應環境的最優結構。蟬的兩對翅膀形狀和結構基本相同，都是膜質的，薄而輕，有利于飛翔。蟬翼的長寬比近于一個常數，主要由翅脈和翅膜構成。從剖面看蟬翼呈網絡框架結構，從整體看蟬翼又屬于懸臂梁結構，這樣的構造簡單明了、節省材料、自重很輕。蟬飛行時通過變換翅膀的位置、迎角、受力面積和改變翅脈夾角等控制方向，改變飛行姿態，可以瞬間完成起飛、變速，或以小于身長的半徑轉彎，非常靈動。因此，蘇軾贊蟬：“蛻形濁污中，羽翼便翾好。”

蟬翼與仿生

繪畫大師齊白石熱愛自然，觀察細致。他曾經創作了一幅寫意與工筆有機結合的《蟬》，惟妙惟肖，栩栩如生，充滿了濃郁的生活氣息。最讓人驚嘆的是，他通過點、線、面的巧妙結合，加之以濃淡暈染勾勒，將蟬翼的透明度表現得淋漓盡致，讓人真正領會到了“薄如蟬翼”的精髓！

人們常用“薄如蟬翼”形容極薄的透明之物，如“蟬紗”。陸龜蒙說蟬“雙翎薄更無”。蟬翼薄而透明像不存在一樣，這是因為蟬的翅膀具有減反射性、高透光性。蟬翼翅脈之間的翅膜看起來十分光滑，但通過原子力顯微鏡掃描，可以清楚地觀察到翅膜表面的三維結構有許多排列規律而且密集的柱狀突起，這是一種特殊的納米結構。這種納米結構，在蟬的飛行過程中能夠提高機械強度和空氣動力學效率，它也是蟬翼減反射性、高透光性的來源。不同物種的蟬，其翅膀具有不同高度、密度、間距和直徑的納米柱結構。華南理工大學的研究者模仿蟬翼制成的聚苯乙烯仿生功能材料，同樣具有蟬翼一樣的減反射性和疏水性。

其實，蟬翼具有多功能生物特性，除了減反射性之外，還有自清潔和殺菌功能。蟬翼表面特殊的微觀結構使固/液界面形成了一層穩定的空氣膜，使水滴不能浸潤而造成了超疏水性，確保蟬翼具有自清潔性。這樣的特性有益于蟬飛行時的受力平衡和飛行安全，并為雨中飛行提供了可能。日本關西大學的研究小組發現，蟬的透明翅膀表面的納米柱狀結構對所吸附的細菌細胞壁可以產生大而持續的機械拉伸力，細胞壁被拉伸到極限就破了，細菌也就死了。這種殺菌過程完全是一種物理效應，不涉及任何化學反應，真是神奇！研究人員根據蟬翼的結構仿制了一張表面有很多細小凸起的薄膜，然后將大腸桿菌加到薄膜上，經過10～20分鐘，細菌就因細胞壁損壞而一命嗚呼。

無獨有偶，澳大利亞昆士蘭科技大學的研究團隊對蟬翼的殺菌和細胞相容特性進行研究，采用電子束曝光技術進行蟬翼結構的仿生制造，加工出類似的納米錐陣列結構，同樣具有殺菌功能和生物相容性。這種基于物理抗菌原理的新型納米仿生材料克服了化學抗菌劑帶來的環境污染和耐藥性的缺點，迅速成為一個新興的研究熱點，有望應用于醫療設備、服裝制造和家庭廚房等多個領域，從而使我們的生活變得更加健康、美好。蟬翼有如此強大的自清潔和殺菌功能，對于蟬還會“無人信高潔”嗎？

病態的蟬花

蟬和自然界中的各種生物一樣，都是經過億萬年的自然選擇，優勝劣汰后生存下來的佼佼者，其結構與功能至臻完美。然而，道高一尺魔高一丈。蟬翼有殺菌功能，有些真菌就對沒有翅膀的蟬若蟲進行攻擊。由于若蟲要長時間棲息在遍布微生物的潮濕土壤中，因此很容易成為蟲生真菌的寄主。蟬花就是蟬的若蟲被真菌寄生后形成的病態現象，是真菌與被寄生而亡的蟬若蟲的復合體。跟冬蟲夏草一樣，蟬花的外形是“動物+植物”的奇妙組合。蟬的若蟲被麥角菌科的某種真菌感染、寄生，當環境適宜時，真菌開始萌發菌絲體，吸收蟲體的營養，最終蟲體被菌絲體完全占據而只剩下一個軀殼。此后，在僵硬的蟲尸上菌絲體又轉化為具有繁殖功能的子實體，頂端分枝形似花朵，故而被稱為蟬花。

宋朝蘇頌在《圖經本草》中就有關于蟬花的描述：“今蜀中有一種蟬，其蛻殼頭上有一角，如花冠狀，謂之蟬花。”其實，早在南北朝時《雷公炮炙論》中就記載了關于蟬花的加工方法，說明蟬花早就被用作中藥。蟬花在中藥中的使用比冬蟲夏草更早，因為其個頭比冬蟲夏草大，所以俗稱大蟲草。蟬花的藥用價值略似冬蟲夏草，而比蟬蛻更高，有提高人體免疫力、鎮痛、鎮靜及解熱作用。

蟬花是真菌寄生在蟬若蟲體內并將其殺死后開出的“惡之花”，但還有一種真菌更加邪惡，竟然可以直接在活著的蟬體上“開花”。這種團孢霉屬真菌侵入蟬體后，破壞蟬的器官，吸收蟬的營養，大約一周后，真菌的子實體從蟬的尾部爆出，開出罪惡的白色“花朵”—長出一團白花花的孢子。由于這種真菌可以產生微量的苯丙胺和致幻劑，因此被感染的蟬會像吸過毒一樣興奮，陷入性愛狂歡，即使瀕臨死亡，依然精力充沛。它們一邊翩翩起舞，一邊尋找配偶，一邊撒落孢子，樂此不疲地幫助真菌感染更多的同類，至死方休。

自然界的各種生物之間相生相克，每一種生物都是生態系統中重要的一員，它們共同奏響了一支美妙的生命交響曲。能夠歷盡千難萬險最終蛻皮羽化的蟬是生存競爭中驕傲的勝利者，它擁有功能超級強大的蟬翼，能夠抵抗絕大多數病菌的侵襲，而且其嬌小的身軀里似乎蘊含著巨大的能量，它有資本為此而放聲歌唱。