昆虫
昆虫是節肢動物門昆虫纲（学名：Insecta）物種的總稱，為世界上最繁盛的动物類群，据估算全球约有550万种[1]，已发现超過100万個物種[2]。其中單鞘翅目（Coleoptera）中所含的物種數量便佔全動物界所有物種之25%。昆字原作䖵，為眾多之意，故「昆蟲」的原義實為「各種蟲」[3]。
| 昆虫纲 化石时期：泥盆紀至今 | |
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| 從左上方順時針開始： 雙翅目的舞虻、鞘翅目的象鼻蟲 半翅目的獵蝽、直翅目的螻蛄 鱗翅目的天蠶蛾、膜翅目的德國黃胡蜂 | |
| 科学分类 | |
| 界： | 动物界 Animalia |
| 门： | 节肢动物门 Arthropoda |
| 演化支： | 有颚类 Mandibulata |
| 演化支： | 泛甲殼類 Pancrustacea |
| 亚门： | 六足亞門 Hexapoda |
| –未分级–： | 外颚类 Ectognatha |
| 纲： | 昆虫纲 Insecta Linnaeus, 1758 |
| 亞綱和目 | |
| 见内文昆虫的分类 | |
| 異名 | |
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目前普遍采用的狭义昆虫的定义是指包括石蛃目、衣鱼目、有翅类昆虫（包括翅退化的种类）在内的一个集合，称为外颚类（Ectognatha）；即昆虫纲与外颚类为同义词。[4]原本昆虫的定义涵盖无翅亚纲及有翅亚纲，但由于现今系统发生学研究显示无翅亚纲并非单系群，所以它不应为一分类群（taxon）；现今，昆虫的定义已不含弹尾目、原尾目、双尾目这三个无翅的节肢动物类群，它们属于内口纲（Entognatha），又稱内颚类。
幾乎所有的昆蟲都是從卵中孵化出來，且其生長受到非彈性外骨骼的限制，其發育涉及一系列蛻皮。未成熟期通常在結構、習性和棲息地方面與成蟲不同，且在經歷四階變態（有翅昆虫内生翅类）的群體中，會有相對不活動的蛹期。经历三阶变态（有翅昆虫外生翅类）的群体，则缺乏蛹期，成虫通过一系列若虫（或稚虫）期发育。
昆蟲的构造有异于脊椎动物，它们的身体并没有内骨骼的支持，外裹一层由几丁质（Chitin）构成的壳[5]。这层壳会分节以利于运动，犹如骑士的甲胄。昆蟲成體（成蟲）的身體分為頭、胸、腹三節，有六條腿且必定長在胸節處，頭節具一對複眼、一對觸角及一組口器。昆蟲有脂肪體，成分類似脊椎動物的脂肪組織，但作用不同，主要為代謝功能，類似脊椎動物的肝。
昆蟲在生態扮演着很重要的角色。虫媒花需要得到昆蟲的帮助，才能传播花粉。许多昆虫被认为是对生态有益的捕食者，少数昆虫提供直接的经济利益。 蚕产丝，蜜蜂产蜂蜜，两者都已被人类驯化。昆蟲是蜥蜴、青蛙、中小型鳥類等的重要食物來源。在东南亚和南美的一些地方，昆虫本身就是当地人的食品[6]。
但昆虫也可能對人類產生威脅，如蝗虫會破壞農作物，白蟻破壞木材及建築物。而有一些昆虫，例如蚊子，还是疾病的传播者。有一些昆蟲能夠藉由毒液或是叮咬會對人類造成傷害，例如虎頭蜂（一般蜜蜂）在有人入侵地盤時會以螫針注入毒液等。紅火蟻會分泌有毒物質使接觸動物和人類出現症狀甚至致命。
構造
昆虫的身体分为頭節，胸節（thorax）和腹節（abdomen）。
头部
头部有着各种感觉器官。触角（antenna）除了有触觉外，有时还会传递气味信息。在某些雄性蚊子中，触角甚至有听觉，借助触角，它们才能听见同类雌性蚊飞行震动时的声音，以利于交配。而在另外一些昆虫，比如蝗虫或蟋蟀，它们的听觉器官长在身体其它部位，如下体或者是腿上[7]。
昆虫的眼大多是复眼（ommateum）。复眼有上千只小眼（ommatidium）组成。每只小眼会独立成像，总体合成一副网格样的全像。很多昆虫此外还会有两到三只单眼（ocellus），它们的作用并非成像，而是通过光调节自身作息生物节律。另外昆虫的视觉对紫外线敏感，但它们并不能看到红光。
在头部还有口器（trophi）。它们的大颚（mandible）是有力的嚼咬工具。小颚（maxilla）主要是稳住和进一步细嚼食物。
但口器也可以有其他形态，如半翅目异翅亚目的昆虫有一个薄薄的尖型嘴，而蜂则有一长软的吸管。而蜻蜓的幼蟲具有脸盖（mask），是由下唇（labium）特化形成的捕食器官，非常靈活，能迅速伸展，捕獲獵物，其末端裝備著一對能活動的鉤子，鋒利異常，當臉蓋伸向獵物時，這對鉤子迅速鉗住獵物，臉蓋縮回，鉤子將獵物送進口中[8]。”
胸部
胸部由三个体节组成，由前向后依次称为前胸（prothorax）、中胸（mesothorax）和后胸（metathorax）。每个体节都带有一对附肢，称为胸足。胸足分成幾節，分别为基节（coxa）、轉节（trochanter）、腿节（femur）、胫节（tibia）、跗节（tarsus）和前跗节（pretarsus）。跗节通常分为5个跗分节，有时还带有成对的爪子。胸足通常会特化，以更好地完成如挖，跳，游泳或是捕捉等任务。第一胸节的背部被称为前胸背板（pronotum），通常会特别加固。另外的两个胸节的背面通常会各带有一对翅。在甲虫的前对翅膀之间有一块三角形的甲片。
翅膀中有分支复杂的血管系统，稱作翅脈，其走向和分布可作為分辨昆虫种类的特征之一。前翅比後翅窄而有力，有时会加固，如鞘翅目，其前翅就特化為較堅硬的構造，稱為翅鞘。
在双翅目昆虫中，只有一对翅膀发育正常。而後面另一对翅膀则成为平衡棍。许多无翅昆虫应该是在进化的过程中失去了翅，而成为寄生虫，如跳蚤和虱。但是在蝗虫里面也会找到许多没有飞行能力的种类。一些古老，构造简单的古昆虫也飞不起来，它们应该是从没有飞行能力的祖先演化而来的。
腹部
昆虫在腹部有着重要的器官，如管状的心脏，梯形神经系统，胃肠系统和生殖器官。部分器官會延伸至前方，如神经中枢—咽上神经节或是脑部，和其他动物一样位于头部。在躯体中还藏着分支的气管，会直接把氧气送到身体的各个器官去。线粒体位于气管开口附近，可以更快的利用空气。昆虫在体侧壁具有气孔（trachea），直接与外界大气接触，可透過肌肉的收缩而关闭，為一種開放式循環系統。
消化系統
昆蟲的消化道系統可以分為前腸、中腸和後腸。
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後腸
水分、鹽類及其他有用的分子則於糞便經由肛門排出之前的吸收。具有迴腸、結腸和直腸，都用來吸收水分和鹽類。馬氏管作為排泄器官，從血液腔中移除含氮廢物。有毒的氨進行化學反應，轉換成尿素，再轉換成尿酸。以排遺顆粒排出體外。而直腸墊幫助水分再吸收的速率。
生长和发育
坚硬的外壳使得昆虫的生长受到限制。昆虫要突破这个生长限制，只能通过蜕皮这一方式。这一过程其实就是昆虫将旧的外壳褪去，取而代之的是新的更大的外壳。昆虫的一生大概要蜕皮5到15次，其次数因昆虫而异。褪皮后，旧外壳被褪去。但有许多昆虫，如蝗虫，会吃掉这一层旧外壳。
有些昆蟲其幼蟲和成蟲從外部形態比較僅體型較大，此種稱為無變態，如衣魚，但其成蟲生殖器官發育成熟，具有生殖能力和幼蟲不同，也是從外部形態無法觀察到的改變，而有些成虫的外形会与幼虫相差极大，其间的形变被称为变态发育。
如果成虫与幼虫生长的地方不一样，那么它俩之间的形态差异会非常显著，如蜻蜓和蜉蝣。相反，当两者生活的环境相似，则他们的形态差别就没那么明显了，如蝗科和臭虫科的昆虫。
如果幼虫直接发育成为成虫，会被称之为不完全变态。相对于此，若在这两种活动状态之间还存在着一个静止状态—蛹的话，则会被称之为完全变态[9]。在这种发育中，昆虫会经过一个吐丝结茧，在茧内化蛹的过程。也有昆虫的发育类型是界乎于这两者之间的，如蓟马，其最后一个幼虫阶段即是静止状态。或者是蛇蛉目和鱗翅目的昆虫，它们的蛹在成虫破茧而出之前是活动的，而且在最后一次蜕皮之前，它们会另觅他处。
昆虫的幼虫阶段，其实就是不断进食的阶段，而成虫的任务通常只有一个，就是生育繁殖，很多时候甚至不再进食。因此幼虫期通常会长于成虫期。最好的例子是蜉蝣，它们的幼虫期长达几年，而成虫期只有一天。金龟子的幼虫期为3年，成虫活不到几天。十七年蝉幼虫期长达17年, 而成虫只能活5周。
许多昆虫的生命周期少于一年，但它们拥有一套内在调节机制，使得其成虫在每年的同一个季节出现。这对它们来说非常重要，因为有些昆虫的幼虫需要依赖某种特定植物，通过这种调节机制使得它们可以在每年同一时候找到合适自己生长的地方。例如某种蜂，它们需要专一收集某种花的花粉和花蜜，以提供其后代幼虫发育所需的营养。因此对于它们来说，采蜜期与花期同步就显得十分必要了。
昆虫在静止期会经历一系列的构造变化，而静止期可以发生在不同的发育阶段。许多蜜蜂和野蜂在蛹期前9个月就会以饱食状态静闭在造好的茧中，而且可以就这样过上几年，才成蛹蜕变为成虫。许多昆虫可以在一年之间交替几代。在地球上非常成功生存的家蝇甚至可以在一年之间交替15代。相反，一些蝗虫和蜻蜓种类，则需要5年的发育期。昆虫也产羊膜卵，但是不同于羊膜动物（蜥形綱，合弓纲）的羊膜卵。
昆蟲生態學
昆蟲生態學是有關昆蟲和周遭環境或生態系之間關係的研究[10]:3。昆蟲在生態系中扮演多種角色，像鬆土及通風、害蟲控制、播種或是其他動物的食物來源。例如甲蟲是食腐動物，以腐肉或倒下的植物為食，因此可以將生物體轉換為其他生物可以使用的成份[11]，而表土的形成也和這些昆蟲有關[12]:3, 218–228。
据2019年的一项研究，在未来几十年内会有接近40%的昆虫濒临灭绝[13]。
昆虫的分类
- †莱尼虫属 Rhyniognatha
- 單髁類 Monocondylia
- 石蛃目 Archaeognatha
- 雙髁類 Dicondylia
- †目 Cercopoda
- †单尾目 Monura
- 衣鱼目 Zygentoma
- 有翅亚纲 Pterygota
- 古翅下纲 Palaeoptera
- 蜻蜓总目 Odonatoptera
- †古网翅总目 Palaeodictyopteroidea
- 泛蜉蝣总目 Panephemeroptera
- 新翅下纲 Neoptera
- 古翅下纲 Palaeoptera
參見
註釋
- ^ Stork, Nigel E. How Many Species of Insects and Other Terrestrial Arthropods Are There on Earth?. Annual Review of Entomology. 2018-01-07, 63 (1): 31–45. doi:10.1146/annurev-ento-020117-043348.
- ^ Wilson, E.O. . [2013-05-02]. （原始内容存档于2015-02-20）.
- ^ 《廣韻》魂韻：“䖵，《說文》曰：“蟲之總名也”，古渾切”
- ^ 谢强 快速了解昆虫整体概况的十个知识点 科学网 Apr 18, 2016. [2020-10-01]. （原始内容于2020-09-25）.
- ^ . 國立台灣大學昆蟲學系暨研究所. [2013-10-28]. （原始内容存档于2013-10-29）.
- ^ . 2013-12-03 [2014-09-18]. （原始内容存档于2015-04-11）.
- ^ 動物耳朵比地震儀都厲害. 香港新晚報. 2013-07-22 [2013-10-28].[永久失效連結]
- ^ . kepu.net.cn. 2008 [29.02]. （原始内容存档于2004-12-08） （中文）.
- ^ . 教育數位教學資源入口網. [2013-10-28]. （原始内容存档于2013-10-29）.
- ^ Schowalter, Timothy Duane. Insect ecology: an ecosystem approach 2(illustrated). Academic Press. 2006: 572 [17 July 2010]. ISBN 978-0-12-088772-9. （原始内容于2013-09-23）.
- ^ Losey, John E.; Vaughan, Mace. The Economic Value of Ecological Services Provided by Insects. BioScience. 2006, 56 (4): 311 [2021-03-31]. ISSN 0006-3568. doi:10.1641/0006-3568(2006)56[311:TEVOES]2.0.CO;2. （原始内容于2017-07-23） （英语）.
- ^ Gullan, P.J.; P.S. Cranston. The Insects: An Outline of Entomology 3. Oxford: Blackwell Publishing. 2005. ISBN 1-4051-1113-5.
- ^ Sánchez-Bayo, Francisco; Wyckhuys, Kris A.G. Worldwide decline of the entomofauna: A review of its drivers. Biological Conservation. 2019-04, 232: 8–27. doi:10.1016/j.biocon.2019.01.020.
参考文献
- Bellmann, Heiko: Insekten. -Mosaik,2002 ; Ausfalttafel ISBN 978-3-576-11476-0
外部链接
- 为避免吸入氧气过量 昆虫可暂时停止呼吸（图）（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 台灣昆蟲維基館