2021年2月15日星期一

040 | Less is more

無論你有多討厭蒼蠅或蚊,也必須承認牠們的飛行能力完全超班,問問自己有幾多次能在空中徒手捕捉?

(雖然有同學親眼目睹茶餐廳伙記用橡筋擊落一隻)

以為牠們添加了甚麼推進器飛得比其他昆蟲快? 沒有。相反,牠們是靠減少了一對翅膀來成就敏捷的身手。

這隻黑帶蚜蠅 Episyrphus balteatus 展開僅有的一對翅膀,箭咀所示平衡棒清晰可見

今天絕大部分除蠅和蚊親戚外的有翅昆蟲,胸背都有兩對翅膀,粗略地說是由中胸節和後胸節(是的,昆蟲的身體在頭胸腹三部分之下還會有分節)背面發展出來的結構。而根據化石資料,最初昆蟲發展出翅膀時,是有三對翅膀的,即是連前胸節也長出了翅膀。但似乎三對翅膀的成本效益不佳,經過多年演化,現在已再見不到六翅的昆蟲。

大蚊的平衡棒極為幼長,比其他蚊類的顯眼得多

即使有兩對翅膀,很大部分昆蟲其實已將前後兩隻用不同方式連結起來,例如蜂和蛾的後翅前方有勾狀物或鬃毛連著前翅,飛行時前後翅同步,兩者形成一片大翅膀。另一些昆蟲前翅則變為堅硬革質,保護後翅和身軀,但失去飛行功能,甲蟲和蠼螋便是典型例子,只靠一對後翅也能自由飛翔。昆蟲翅膀演化的趨向,似乎是和雀鳥、蝙蝠、飛機看齊,能省則省。

蠅和蚊被歸類為雙翅目(Diptera),原因就是牠們將翅膀演化推向一極致:後翅完全消失,並演化成為一對平衡棒,功用其實有如手持拍攝穩定器、手提電話、航拍機內置的陀螺儀(gyroscope),幫助牠們在飛行時保持穩定。平衡棒在飛行時,會和翅膀一起上下震動,若果由向前直線飛行轉變方向,震動中的平衡棒會感受到額外的力量(等同於和颱風有密切關係的科氏力 Coriolis force),平衡棒基部(連接身體那端)的感官就會將神經訊息傳遞出去,讓頭部和翅膀的活動作出相應調整。

濛鬆震的照片也不是一無是處,這張顯示了平衡棒在飛行時也是在高速震動

你們明白嗎?坦白說我是不太明白的。概括來說,後翅演化而成的平衡棒令雙翅目昆蟲多了一組靈敏的感應器,對牠們飛行能力升呢有很大幫助。過往一些實驗曾將平衡棒移除,結果證明會令牠們不能再正常穩定地飛行。

而英文也用了蠅為飛行代言,fly除了是飛行這動作外,最初也泛指會飛的昆蟲,這也反映在butterfly、dragonfly、 mayfly等字上;現在則專指雙翅目的昆蟲, 可能是因為牠們最常出現在人類日常生活中,又或者牠們實在飛得太出眾?

較進化的蠅類(如圖中的寄蠅)雙翅基部發展為腋瓣(calypters),保護平衡棒

這兩張圖中,其中一隻是蜂,另一隻是蠅,不解釋你也應該可分辨?

平衡棒不是雙翅目的專利,另一類歸為撚翅目 Strepsiptera(這名字是真的,沒有撚化企圖)的奇特昆蟲也有,但牠們是前翅演化成平衡棒,後翅正常作飛行,有機會再作介紹。

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