背小球的鋏蠓

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（來源：juebukeyi）

鋏蠓屬（Forcipomyia）常被叫做小黑蚊、小咬，遍布全球各地。

它們翅膀布滿細毛，觸角分節(jié)清晰，生活習性五花八門，有的會吸血讓人發(fā)癢，有的是可可樹等植物的重要傳粉幫手，還有的幼蟲藏在腐木、苔蘚里，靠吃霉菌和真菌為生。

這個大家族被分成 8 個亞屬，擬鋏蠓亞屬（Metaforcipomyia因未搜到中文譯名暫翻譯為擬鋏蠓亞屬）是其中最特別的一個。擬鋏蠓的幼蟲它們生活在腐爛木頭下，身體剛毛會分泌白色蠟質(zhì)，形成小液滴、蠟管和蠟球，看起來像沾了真菌孢子，有研究者認為這是為了完美融入環(huán)境騙過天敵，也有研究者認為這些蠟質(zhì)結(jié)構(gòu)一碰就掉，能幫幼蟲趁機逃跑。

鋏蠓家族看似不起眼，卻在生態(tài)里扮演著傳粉、分解、食物鏈等多重角色。擬鋏蠓憑借獨特的蠟質(zhì)偽裝和形態(tài)，成為科學家研究昆蟲適應與演化的絕佳材料，這個神秘的小類群，還有不少未知物種等著被發(fā)現(xiàn)。

題目：

很多昆蟲依靠氣門和氣管系統(tǒng)進行氣體交換完成呼吸。鋏蠓屬（Forcipomyia）幼蟲為無氣門型（apneustic），沒有氣門和完整氣管系統(tǒng)，無法用常規(guī)方式呼吸，只能通過體壁表皮進行氣體交換，而表皮呼吸必須保持體表濕潤。研究者對鋏蠓幼蟲背部的分泌剛毛開展形態(tài)與功能研究，目的是探究分泌剛毛如何幫助無氣門的幼蟲完成呼吸作用。

圖 1 鋏蠓幼蟲及分泌剛毛和分泌物形態(tài)

圖注：A：黑鋏蠓幼蟲整體側(cè)面觀，背部可見成對分泌剛毛；B：分泌剛毛上吸附空氣中水分形成的液滴；C：分泌物具有黏稠性（箭頭所示）；D：干燥后的分泌物呈網(wǎng)狀，仍可從空氣中捕獲水分。

(1) 大多數(shù)昆蟲依靠________和氣管系統(tǒng)完成氣體交換，鋏蠓幼蟲無氣門，只能通過________（填結(jié)構(gòu)）進行呼吸。

(2)分泌剛毛產(chǎn)生的分泌物可以從空氣中吸收水分，由圖 1B、D 可知分泌物輔助在幼蟲體表保持濕潤狀態(tài)，這一特點________（填 “有利于” 或 “不利于”）表皮呼吸的進行。

(3) 圖 1C 顯示分泌物具有黏稠性，黏稠的分泌物覆蓋在幼蟲體表，能夠________（填 “減少” 或 “增加”）體表水分散失，維持呼吸所需的濕潤環(huán)境。

圖 7 分泌剛毛維持幼蟲體表濕潤的機制

A：分泌剛毛吸濕保濕機制模式圖：1 分泌物從剛毛頂端排出；2 分泌物吸收空氣中水分；3–4 水分沿體表擴散形成濕潤薄膜；

B：冷凍掃描電鏡下分泌剛毛附著分泌物的形態(tài)。

(4) 結(jié)合圖 7A 的機制，分泌剛毛排出的分泌物可從空氣中捕獲________，水分最終在幼蟲體表形成濕潤薄膜，保障表皮氣體交換。

(5) 若將鋏蠓幼蟲置于極度干燥環(huán)境中，分泌剛毛的吸濕作用會顯著下降，幼蟲會因體表無法保持濕潤而出現(xiàn)________（填生理過程）障礙，最終死亡。

(6) 鋏蠓屬（Forcipomyia）擬鋏蠓亞屬（Metaforcipomyia）幼蟲體表覆蓋蠟絲，為探究蠟絲的生態(tài)功能，研究者以天敵捕食壓力為逆境條件，開展實驗以驗證蠟絲的防御作用。

擬鋏蠓幼蟲的蠟絲由表皮細胞分泌，主要成分為脂質(zhì)類物質(zhì)。從生態(tài)作用角度，蠟絲可幫助幼蟲抵御天敵捕食，屬于昆蟲的__________（填物理” 或 “化學”）防御；從物質(zhì)跨膜運輸角度，大顆粒的脂質(zhì)類分泌物排出細胞的方式為__________。

(7) 為驗證蠟絲可降低被捕食風險，研究者設置兩組實驗：

項目

甲組

乙組

實驗處理

人工輕柔去除蠟絲的擬鋏蠓幼蟲

__________的擬鋏蠓幼蟲

共同培養(yǎng)對象

同種且生理狀態(tài)一致的等量捕食性天敵

將兩組幼蟲分別與相同數(shù)量的同種天敵共同培養(yǎng)，相同時間后統(tǒng)計幼蟲存活率。

若與乙組相比，甲組幼蟲__________，可說明蠟絲可顯著降低擬鋏蠓幼蟲的被捕食概率。

(8) 為排除 “人工操作干擾” 對實驗結(jié)果的影響，研究者增設丙組：對幼蟲進行與乙組相同的輕柔觸碰操作，但保留蠟絲不脫落。若丙組與甲組的存活率無顯著差異，且乙組存活率顯著低于甲、丙兩組，則可證明：實驗中乙組存活率下降僅由__________引起，與機械操作無關(guān)。

(9) 若進一步探究蠟絲是否為物理防御（無化學毒性），研究者將等量的蠟絲提取物、清水分別處理同種天敵，觀察檢測天敵的存活率和各項生理指標。若兩組天敵的__________，結(jié)合 (2)(3) 實驗可判斷：擬鋏蠓蠟絲不具備化學毒性，其防御依賴物理阻隔作用。

(10) 綜合上述實驗，擬鋏蠓幼蟲通過分泌蠟絲形成物理屏障，抵御天敵捕食以提高存活率。請完善蠟絲的防御機制模型：蠟絲（物理屏障）→__________天敵捕食→ 被捕食概率降低 → 幼蟲存活率__________。

參考答案

(1) 氣門；體壁（表皮）

(2)有利于

(3) 減少

(4) 水分；濕潤薄膜

(5) 氣體交換（呼吸）

(6) 物理；胞吐

(7) 完整保留蠟絲，存活率顯著更高（被捕食率顯著更低）

(8) 蠟絲缺失

(9) 各項指標均無顯著差異

(10) 阻擋；提高

參考文獻

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https://www.chaosofdelight.org/blog/the-hidden-world-of-soil-animals/4/12/2024

參考圖片

https://www.inaturalist.org/observations/19727459

https://www.inaturalist.org/observations/137917850

https://www.inaturalist.org/observations/257135397