蝴蝶奧秘大盤點

王志成

蝴蝶看似柔弱，卻已橫跨地球無數(shù)個地質(zhì)年代，它們累積了祖先的智能基因，憑借強大的繁殖能力擴大生存空間，儼然是進化中的優(yōu)勢物種。

蝴蝶的種類繁多。根據(jù)采集的標本統(tǒng)計，全世界大約有1 8800種蝴蝶，以南美亞馬孫河流域最為豐富。我國蝴蝶最新統(tǒng)計為1 339種，以臺灣省和西南地區(qū)種類最多。

感官的奧秘

很多人都知道，蝴蝶有一對碩大的復(fù)眼，每只復(fù)眼由15000多只小眼睛組成。蝴蝶可以看到人眼所不能看見的紫外線。依賴蝴蝶授粉的花也隨之進化，能發(fā)出特殊的紫外線，引導(dǎo)蝴蝶來采蜜授粉。

蝴蝶頭上有一對棒形觸角，這是它重要的感覺器官。觸角上有許多感覺器和嗅覺器，與觸角窩內(nèi)的許多感覺神經(jīng)末梢相連，又直接與中樞神經(jīng)聯(lián)網(wǎng)，非常靈敏，既能感觸物體、感覺氣流，又能嗅到遠近距離散發(fā)出來的各種氣味。受到外界刺激，中樞神經(jīng)便支配蝴蝶進行各種活動。遷徙中，帝王蝶的觸角可以分辨2千米外花朵的香味;菜粉蝶的觸角可根據(jù)芥子油氣味發(fā)現(xiàn)食物——十字花科植物;蛺蝶科蝴蝶的觸角可憑借害蟲身體散發(fā)出的微弱紅外線，搜尋到躲藏的獵物;而嗅覺最靈敏的是印第安月亮閃蝶，能從1 0千米以外察覺到配偶的性外激素。

蝴碟沒有舌頭，它們的味覺器官長在腳上，又叫足部下節(jié)體。它比人的味覺要靈敏2 000倍，不僅能嘗出甜味，還能識別出成味和苦味。

感知花朵的奧秘

除了視覺和嗅覺之外，蝴蝶還有感知空氣中花朵電場位置的神秘能力。那么蝴蝶是如何感知花朵電場的呢？

英國布里斯托大學(xué)格雷戈里-薩頓科研團隊發(fā)現(xiàn)，花朵為了授粉會發(fā)出微弱的電場，而蝴蝶體膚和翅膀生有許多扁平的鱗狀毛，其微小的體毛會隨著花朵的微弱電場而彎曲，而且它會通過毛窩底部的神經(jīng)元來感知這種彎曲。蝴蝶感知這些電場后，會迅速飛旋而至。

一個微弱電場只對應(yīng)一朵花的種類、形狀和距離，不會重復(fù)，而蝴蝶也只吸食特定植物的花蜜，例如藍鳳蝶喜歡百合科植物，菜粉蝶喜歡十字花科植物，而豹蛺蝶喜歡菊科植物。在眾多不同微弱電場的花朵中，蝴蝶會迅速找到自已喜歡的對象。

飛行的奧秘

燕鳳蝶是最小的鳳蝶，雙翅平展開只有2厘米，有兩條修長的尾突，很像小燕子尾巴。燕鳳蝶獨特之處是能像蜂鳥一樣，飛行時可以凌空懸停。

是什么力量使燕鳳蝶能懸停在半空中呢？秘密就在于它的一對翅膀通過急速振動使氣流變化，給自己浮力，而雙尾的擺動又使它能夠掌握平衡。

每逢雨天，當別的蟲鳥都去避雨時，蝴蝶卻可以在雨中繼續(xù)飛行。這又是為什么呢？美國耶魯大學(xué)進化生物學(xué)系教授威廉·羅伯森揭開了其中奧秘。

他發(fā)現(xiàn)，蝴蝶美麗的翅膀上滿是鱗片，鱗片上有鱗粉，鱗粉有防水功效，鱗片一致向外重疊覆蓋的結(jié)構(gòu)也不會保留水分。最關(guān)鍵的，蝶翼具有微小凸起和凹槽的獨特納米結(jié)構(gòu)，表面張力大于水滴的張力，使得水滴能夠迅速地從翅膀上排開。所以，蝴蝶能夠在雨中飛行。

安然過冬的奧秘

寒冬臘月，人們偶爾也能看到蝴蝶。這可能嗎，蝴蝶不怕冷嗎？

雖然聽起來有些不可思議，可這是事實。因為黃蛺蝶、樸喙蝶、尖鉤粉蝶，以及琉璃蛺蝶等以成蟲形態(tài)過冬的蝴蝶，會在秋天變成成蟲蝶。這些蝴蝶安然過冬的奧秘首先在于，它們會從花或水果中盡量汲取甜汁，把養(yǎng)分儲藏到體內(nèi);其次是尋找溫暖的地方藏起來，譬如陽光好的干草叢等。如果天氣暖和，它們就會飛上一會兒。因此，冬天偶遇蝴蝶就成了現(xiàn)實。

冬去春來，我們最先看到的是黑蝴蝶。美國進化生物學(xué)家理查德·普魯姆指出， “黑蝴蝶的翅膀是一個值得研究和模仿的天然太陽能收集器”。蝴蝶翅膀的黑色鱗片結(jié)構(gòu)可以吸收最大量陽光。普魯姆利用x光散射技術(shù)發(fā)現(xiàn)，蝶翅上細長矩形的黑色鱗片像屋頂上重疊排列的瓦片，而且都有沿著鱗片長度延伸的脊，鱗片兩邊還有小洞，這些洞通向下面一層，形成三維彎曲的水晶納米結(jié)構(gòu)，可以選擇性地吸收陽光、反射陽光或散射陽光，使蝴蝶在寒冷中保持活躍。

翅膀色彩的奧秘

蝴蝶以兩對色彩斑斕的翅膀聞名于世，而蝶翅的色彩就源于覆蓋其上的無數(shù)微小鱗片。鱗片的顏色大都形成于化學(xué)色，例如黃色和紅色產(chǎn)生于類胡蘿卜、色素，棕色和黑色來自于黑色素，而形成白色和黃色的黃酮類色素則依賴幼蟲時期攝食植物色素的積留。這些色素顆粒雖然色彩斑斕，但容易因為各種化學(xué)作用而漸漸褪色，甚至消失。

鱗片顏色的另一個來源是物理光學(xué)原理產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色，即物理色。也就是說，光照到鱗片表面的脊和溝等微結(jié)構(gòu)，發(fā)生光散射、干涉以及衍射而形成顏色。結(jié)構(gòu)色的效果更加綺麗多彩又變化多端，所以，在陽光下看見的蝴蝶更加艷麗多姿。

另外，研究人員發(fā)現(xiàn)，在電子顯微鏡下，蝶翅鱗片包含有特殊的納米結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有兩層——固體扁平的角質(zhì)表層和晶體狀支柱結(jié)構(gòu)的“空氣”底層，底層以棕色和黑色等暗色為主，而表層顏色較為豐富，以亮色為主。雖然每個鱗片僅有一種顏色，但不同顏色的鱗片疊加有序，形成一種多層反射鏡，只反射特定波長或顏色的光，于是構(gòu)成了蝴蝶翅膀異彩多樣的花紋和圖案。

翅膀圖案的奧秘

蝴蝶翅膀上的圖案豐富多彩，令人贊嘆，但它本身的作用是用于隱藏、御敵、偽裝，以及吸引配偶。近年來，蝴蝶翅膀上的眼睛圖案頗引人注目，而生態(tài)學(xué)和進化生物學(xué)教授羅伯特-里德指導(dǎo)的基因組測序項目，揭示了蝴蝶翅膀眼睛圖案的奧秘。

羅伯特指導(dǎo)的項目組發(fā)現(xiàn)了一種編碼褐紅色眼睛圖案的optix基因，它與許多袖蝶科、眼蝶科和蛺蝶科蝴蝶翅膀上的眼睛圖案發(fā)育有關(guān)。更令人感興趣的是，將翅膀染成紅色的小眼色素也在眼睛圖案中呈現(xiàn)。

蛺蝶科的貓頭鷹蝶之所以如此命名，是因為翅膀上巨大的眼狀斑紋。其功能是模仿瞪大眼睛的貓頭鷹臉來恐嚇附近的掠食者，而且眼狀斑紋也容易引誘獵食者襲擊翅膀而不是易受傷的頭部和身體。如果蝶翅上眼狀圖案為紅色，則意味著“請勿打擾”或“我愛你”！特別是一些有毒的蛺蝶科蝴蝶眼狀圖案的紅色水花標示為“不要吃我”！

調(diào)節(jié)溫度的奧秘

美國哥倫比亞大學(xué)工程學(xué)院的研究發(fā)現(xiàn)，蝴蝶通過翅翼結(jié)構(gòu)和飛行來精細地調(diào)節(jié)翅膀溫度。

研究表明，蝴蝶翅膀是動態(tài)、有生命的活細胞溫度傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其功能是保證翅膀在適宜的溫度范圍內(nèi)正常運行。該項研究人員指出，蝴蝶翅膀的活細胞溫感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括翼心、翼靜脈和氣味墊。當蝴蝶停止飛行或身處炎熱環(huán)境時，翅膀過熱，活細胞溫感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就會通過熱消散有選擇地降低活體系統(tǒng)的溫度;在寒冷或高空飛行時溫度會很低，翅膀上的溫感細胞及其翅色和翅上圖案等會有效增強熱輻射效應(yīng)以增加翅膀的溫度。

識別物種的奧秘

蝴蝶具有識別自己物種的超凡能力。

美國生態(tài)學(xué)和進化生物學(xué)教授阿德里亞娜-布里斯科領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊指出，早在2 500萬年前，蝴蝶進化中產(chǎn)生了一種紫外線黃色素的重復(fù)基因。蝴蝶眼里的紫外線黃色素可以讓它們看到紫外線顏色，而且它們翅膀上也有紫外線黃色素的色彩。這種色素讓蝴蝶具備了識別自己物種的超凡能力，不僅可以幫助蝴蝶尋找合適的配偶，而且?guī)椭鼈兩嫦聛恚瑸榉敝场⑦M食留下更多的時間。

“戀愛”的奧秘

“戀愛”期間的蝴蝶是借助于光信號來“約會”的。

據(jù)日本橫濱大學(xué)研究人員介紹，雄蝴蝶和雌蝴蝶的性器官區(qū)域都有一個敏感的“光感受器”，可發(fā)射和接受“赴約”的信號。最有意思的是，并不是所有的雌蝴蝶都會對雄蝴蝶的光信號召喚作出響應(yīng)。一旦這些光信號遭到隔離，就意味著“談情說愛”的中斷。研究表明，大約有30%的雌蝴蝶會擺架子，不理會。于是.雄蝴蝶也拒絕再發(fā)信號，轉(zhuǎn)頭去尋找新的戀愛對象。

雌雄嵌合體的奧秘

蝴蝶是最常出現(xiàn)雌雄嵌合體的動物類群之一，這與它們夸張的兩性異形有關(guān)。

同種蝴蝶的雄性和雌性體形和顏色差別巨大。雌雄嵌合體的蝴蝶被人們稱為陰陽蝶，其產(chǎn)生機會只有萬分之一，而且與遺傳學(xué)大有關(guān)系，這也是學(xué)術(shù)界一直在探討的問題。有一種解釋認為，蝶類的性別是由細胞核中的性染色體決定的。雄蝶細胞中有兩條Z染色體，而雌蝶細胞中有一條Z染色體和一條W染色體，Z染色體決定著雄性，W染色體決定著雌性。在早期細胞分裂中，如果一個有zw染色體的受精卵因意外原因失去了W染色體，這樣就形成了一半細胞有W染色體，另一半細胞卻沒有W染色體。前一半發(fā)育成為雌性，后一半就發(fā)育成為雄性。這樣，一只蝴蝶就會變成一半雄、一半雌的“雌雄嵌合體”了。