甲蟲兵團：被人類忽視的“微型裝甲”戰士

在地球這個龐大的生態系統中，

存在著一個由堅硬外骨骼構成的“微型裝甲兵團”

—— 甲蟲

它們是昆蟲綱鞘翅目生物的統稱

共同特征是前翅特化為堅硬的鞘翅

保護著脆弱的飛行后翅和腹部

“微型裝甲兵團”圖例（圖源@攝圖網）▼

目前人類已知的甲蟲種類有183科，超過40萬種，占所有已知昆蟲種類的40%，而科學家估計實際種類可能高達百萬之巨。這意味著地球上每四種動物中，就有一種屬于甲蟲。

黃色瓢蟲（圖源@攝圖網）▼

甲蟲之所以能成為進化史上的“成功人士”

得益于它們精妙的“裝甲系統”

看似簡單的鞘翅

實則是輕便且堅固

既能保護身體又不妨礙運動的“鎧甲”

一群甲蟲坐在樹樁上（圖源@攝圖網） ▼

甲蟲的生存智慧遠不止于此

它們演化出了

令人眼花繚亂的“奇葩”特化適應

粉色的露天幼蟲（圖源@攝圖網）▼

有些能分泌沸點超過100℃的化學武器

有些則發展出完美的偽裝術

甲蟲樹皮“偽裝”在灰色樹皮上（圖源@攝圖網）▼

更有甚者

學會了“裝死”這種有效的逃生策略

沙漠沙丘上的刀片蜣螂（圖源@攝圖網）▼

這些適應性特征使

甲蟲幾乎能利用任何生態位

從專職分解者到頂級捕食者

從水生到樹棲

構建起一個

微型而復雜的社會系統

瓢蟲草地植物群生活（圖源@攝圖網）▼

穿“防彈衣” 鐵定甲蟲：悶且強悍的生存智慧

棲息于中美洲的橡樹林中，鐵定甲蟲（Zopherus 屬）的外殼，堪稱昆蟲界的“防彈衣”。它們的體壁厚度是普通甲蟲的 5 倍，富含幾丁質和蛋白質復合物。它的鞘翅承受的最大壓力可達149牛頓，相當于自身體重的3.9 萬倍。

鐵定甲蟲身長2到3厘米

生活在北美大陸的西海岸

富含腐殖質的叢林深處

它們在森林幽暗的環境中完成著

生死循環

同時也為整個森林生態系統

提供著不可或缺的養分

樹木樹皮表面附著的真菌

將菌絲深入到樹皮下方

鐵定甲蟲巢穴構筑于此

富含多糖和蛋白質的菌絲

就是它們最愛的食物

鐵定甲蟲 （攝影@N.P. Lord）（圖源@wikimedia commons ）▼

科學家在實驗中曾用汽車碾壓鐵定甲蟲，發現它們能安然無恙。若比擬成年人的載重，相當于一個成年人輕松扛起了 40 輛坦克。鐵定甲蟲如此強悍，原因在于它有一種特殊結構：鞘翅。與其他甲蟲相比，鐵定甲蟲鞘翅的蛋白質含量高出10%，這些蛋白質在幾丁質纖維間形成黏合劑，顯著提升韌性。科學家實驗表明，其鞘翅的斷裂韌性比普通甲蟲高3 倍以上。 2021 年《科學》雜志的一項研究揭示了這種外殼的微觀結構：其背甲由多層纖維狀結構組成，能分散沖擊力，這種膠合板式結構能有效吸收能量，即使在極端壓縮下也不會突然碎裂。

這種自帶“鐵布衫”甲蟲不僅能抵御物理攻擊

還能偽裝成樹皮的一部分

鐵定甲蟲的背甲上有不規則的凹陷和突起

顏色與橡樹皮高度一致

當它們靜止不動時

很難被鳥類發現

鐵定甲蟲顏色與橡樹皮高度一致 （攝影@Pavel Kirillov）（圖源@wikimedia commons ）▼

鐵定甲蟲沒有攻擊能力，看起來比較“悶”，長得不怎么好看，又不怎么會飛。它屬于瘤擬步行蟲科。更神奇的是，鐵定甲蟲有時都懶得主動防御，避險能力很強，裝死的段位也很“高級”。

一方面

它們能將頭和足完全縮進胸甲下方

形成一個密封的裝甲盒

讓捕食者無從下口

另一方面

堅硬的交織型支撐

保護了它的重要器官免受擠壓

而閉鎖型和獨立型支撐

使得它的外骨骼可以在特定情形下實現變形

因此它可以輕松擠進巖石或樹皮的縫隙中

鐵定甲蟲避險能力很強，裝死的段位也很“高級” （攝影desertnaturalist）（圖源@wikimedia commons ）▼

與很多只有數周壽命的甲蟲相比，鐵定甲蟲特化的“鐵甲”讓它們獲得了驚人的生命力，壽命可以長達7至8年，完全是甲蟲進化的奇跡。

科學家們利用鐵定甲蟲有韌性、抗沖擊、抗壓能力強的特性，模仿這種甲蟲的聯鎖關節設計應用于航空材料的研發，制造成金屬復合材料接頭，抗壓強度比傳統航空扣件高10%，且重量減輕 20%。基于其可壓縮變形的特性，也有科學研究團隊正在開發能擠進狹小空間的機器人，用于地震廢墟搜救，這類機器人在承受50 倍自重壓力后仍能保持功能完整。

模仿鐵定甲蟲的聯鎖關節設計應用于航空材料的研發，制造成金屬復合材料接頭（圖源@攝圖網）▼

“投擲武器”投彈甲蟲：精準化學防御術

在南美洲的熱帶雨林落葉層中

生活著一種體長僅1厘米左右的

投彈手甲蟲（Brachinus 屬）

當遇到螞蟻、蜘蛛等天敵時

它不會倉皇逃竄，而是猛地轉身

從腹部末端噴出一股滾燙的刺激性液體

伴隨著 “砰” 的一聲輕響

天敵會被瞬間擊退

投彈手甲蟲 （攝影Len Worthington）（圖源@wikimedia commons ）▼

投彈手甲蟲也被稱為“放屁蟲”，它的身體長度不足兩厘米，但射程卻能達到好幾米。它的頭部為黃褐色，中間點綴著黑色縱斑，外貌特征和大多數小型甲殼蟲比較類似，看不出來有什么特別的。青蛙、螳螂、蟾蜍捕捉它們，一口吞下它們之后，也是自找苦吃。有紀錄片顯示，螳螂瞬間放開它，并失去了攻擊能力；而蟾蜍將之吐出來，露出了難受的表情。

投彈手甲蟲（圖源@攝圖網）▼

這種甲蟲廣泛分布于全球溫帶至熱帶地區，尤其在南美、北美、歐洲、非洲及亞洲的草地、森林邊緣、農田或腐殖質豐富的土壤中常見。它們通常棲息在潮濕環境中，如落葉層、腐木下、巖石縫隙或濕潤的泥土中，因為其幼蟲和成蟲都需要一定濕度維持生存。

大麥上的投彈手甲蟲（圖源@攝圖網）▼

投彈手甲蟲自帶的“化學武器”

可謂是生物界的奇跡

它的腹部有兩個獨立的腺體

分別儲存著過氧化氫和對苯二酚

當遇到危險時

這兩種物質會被注入一個反應室

在酶的催化下發生劇烈化學反應

產生高達100℃的苯醌蒸汽

并以脈沖形式噴射出去

投彈手甲蟲正在噴射苯醌蒸汽（圖源@攝圖網）▼

更神奇的是

投彈手甲蟲能精準控制噴射方向

甚至可以

向多個方向連續“投彈”

這種防御機制不僅能驅趕捕食者

還能殺死小型獵物

投彈手甲蟲（圖源@攝圖網）▼

科學家研究發現，投彈手甲蟲的噴射頻率可達每秒500 次，形成的蒸汽云能在瞬間籠罩目標。它可以像機關槍一樣連續掃射，不過“毒氣彈”并不是無限，在噴射20多次后，將會用光“炮彈”，差不多需要20多個小時才補充完成，在這段時間內，沒有了“毒氣彈”防身時，也是危險萬分。

《自然》雜志2018 年的一項研究指出這種防御策略已經演化了超過 1 億年，是甲蟲綱中化學防御的典范。

古老 “清道夫”埋葬蟲：冷酷稱奇的生活哲學

在歐洲的草原上，一只田鼠的尸體剛倒下不久，就會吸引來一對埋葬蟲（Nicrophorus 屬）。這對 “殯葬夫妻” 會用強壯的前足挖掘尸體下方的土壤，讓尸體逐漸下沉，然后用泥土將其完全掩埋，形成一個地下 “陵墓”。

埋葬蟲（圖源@攝圖網）▼

埋葬蟲

又稱葬甲、錘甲蟲

是鞘翅目中最大的一個目

屬于埋葬甲科

全球大約有175種

這種甲蟲是一種腐肉類昆蟲

以動物尸體為食

科學家說

埋葬蟲已經在地球上存在了1.65億年

歲月未曾改變它的面容

“駐顏有術”的它

有著自己的生活哲學

埋葬蟲（圖源@攝圖網）▼

埋葬蟲的生活方式和育兒方式同樣令人稱奇。它們會將尸體的毛發或羽毛剔除，用消化液將肉分解成糊狀“腐肉漿”，然后在尸體中央打造一個育兒室。雌蟲產卵后，雌雄雙親會共同守護幼蟲，用嘴將腐肉漿喂給幼蟲，直到它們化蛹。

埋葬蟲頭頂兩根長長的觸角，披著黑色帶花紋的“甲殼”，身長不過一毛錢硬幣大小，時不時還會發布細微卻很尖銳的鳴叫聲。

埋葬蟲（圖源@攝圖網）▼

有趣的是，埋葬蟲會在尸體上涂抹抗菌分泌物，抑制真菌和細菌生長，確保“食物儲備” 不會腐敗。

埋葬蟲復眼（圖源@攝圖網）▼

所以，如果沒有了埋葬蟲，從遠古到現在，地球上尸體會堆積如山、惡臭不堪。作為大自然的清道夫，它們吃腐肉的獨特習性不僅凈化了環境，也讓土壤得以改良。一般而言，有葬甲棲息的地區，植被生態往往都要好一些。

大自然的清道夫，排泄物中的埋葬蟲（圖源@攝圖網）▼

《昆蟲行為雜志》2020 年的研究顯示，一對埋葬蟲能在24 小時內埋葬相當于自身體重 50 倍的動物尸體，每年每公頃土地上的埋葬甲可處理數十公斤的動物遺骸，對維持生態循環至關重要。在此過程中，它們無意中阻止了疾病傳播，加速了營養循環。某些種類甚至會分泌抗菌物質來保存“食物”，這種行為無意中為人類提供了研究新型抗生素的線索。

埋葬蟲滾球（圖源@攝圖網）▼

從昆蟲法醫學的角度而言，它還能夠對破案有重要意義的。如果在尸體內發現埋葬蟲，基本可以斷定死者大致的死亡時間。另外，法醫們還可以根據幼蟲的發育情況和氣溫、濕度的判斷，建立統計學模型，推測出尸體死亡的具體時間。

“水上漂” 吉丁蟲：輕功絕技特異功能

清晨，晶瑩的露珠從葉片滑落，澳大利亞的溪流邊，有一位身披彩虹色鎧甲的吉丁蟲正沐浴著第一縷陽光。它的外殼閃爍著金屬般的光澤，仿佛不是昆蟲，而是某位精靈工匠精心打造的微型藝術品。

這種甲蟲因為顏色絢麗

被稱為“移動的寶石”

“彩虹之眼”

在自然界中絕對獨一無二

在顯微鏡下看到

它的甲殼表面呈現出

無數個凹凸不平的奇妙結構

折射出從不同角度來看

幾乎呈現了所有的色系

十斑吉丁蟲（圖源@攝圖網）▼

吉丁蟲的鞘翅顏色不會褪色，所以引來了人類的覬覦。吉丁蟲泛著迷人寶石色澤的堅硬鞘翅，一直都是珠寶的重要材料，很多歐洲王室珍品里都有它的影子。其鞘翅鮮艷亮麗的顏色，可以作為通訊訊號同類溝通，吸引異性。

吉丁蟲又名“爆皮蟲”，約有15000多種，我國已知450多種，最小的不足1厘米大的超過8厘米，它們生活在果樹、櫟樹、楓樹、木犀科樹種上，成蟲以咬食葉片為生，以及用嫩枝和樹皮補充營養，甚至會造成整株樹木枯死。

吉丁蟲（圖源@攝圖網）▼

吉丁蟲喜歡陽光，它們的飛翔能力極強，既飛得高，且飛得遠。當它被鳥類追逐時，會突然墜入水面，卻不會下沉，而是像水上漂一樣，在水面快速滑行，最終躲進石縫逃生。

這種水上漂的特異能力，源于其身體特殊的體表結構：腹部邊緣有一排疏水剛毛，能形成空氣膜，使身體漂浮在水面。同時，它們的中足和后足演化成了類似船槳的形狀，劃水時能產生向前的推力，速度可達每秒0.5 米。

吉丁蟲（圖源@攝圖網）▼

科學家通過高速攝像機觀察發現，吉丁蟲在水面滑行時，身體始終保持水平，通過調整足的劃動頻率改變方向。《實驗生物學雜志》論文指出，這種適應水生環境的行為，可能是甲蟲為了躲避陸生天敵而演化出來的獨特策略。

“健美先生”獨角仙：威風凜凜的彰顯實力

在一片古老而靜謐的森林里

獨角仙剛剛從土里鉆出來

身上還帶著泥土的氣息

它好奇地打量著這個世界

高大的樹木遮天蔽日

陽光透過樹葉的縫隙灑下

形成一道道金色的光柱

獨角仙（圖源@攝圖網）▼

獨角仙學名叫“雙叉犀金龜”，體型較大，體長為3.5—6厘米（不包括頭部的犄角），身體呈栗褐色至深棕褐色或黑色。其頭部較小，共有10節觸角。它們有三對長足強大而有力，末端具有一對利爪，還有那身堅硬的外殼，仿佛是穿著一副威風凜凜的鎧甲。

獨角仙（圖源@攝圖網）▼

最引人注目的

雄性獨角仙頭部的長角和前胸的短角

如同鋒利的寶劍，又像堅韌的長槍

這是其獨特的標志和特征

這些角并非隨意生長

不僅堅硬，還能靈活發力

而且遵循嚴格的數學規律

它們的形狀完美符合對數螺旋曲線

這種結構在保證強度的同時

也實現了重量最優化

某些種類的角甚至占體長的三分之一

卻不會影響它們的運動靈活性

獨角仙多棲息在低海拔和中海拔的山區密林，晝伏夜出。白天的時候，它像一個安靜的隱士，常常躲在草叢里、樹洞或者石頭縫中休息。外面的世界雖然精彩，但也隱藏著許多危險，一些鳥類等天敵也會對它構成威脅。只有當夜幕降臨后森林被黑暗籠罩時，獨角仙才從藏身之處爬出來，慢悠悠地在森林中穿梭。

獨角仙是名“吃貨”，喜歡用特有的口器，吸食樹木傷口流出的甜美汁液，或者熟透了掉落在地上的水果。為此，兩只雄性獨角仙都看上了樹上的汁液時，一場激烈的戰斗正式打響。

此圖為死亡以后的獨角仙褪殼（圖源@攝圖網）▼

獨角仙角的存在更凸顯了其“好斗”“強壯” 的形象。在爭奪領地或配偶時，更是以戰斗來證明它們的實力，它們會用角將對手托起、掀翻，雄性之間進行著力量比拼。這一情形，如同健美選手在賽場上用標志性動作彰顯實力的姿態。

當然，它還有一個重要的使命，那就是繁衍后代。雌性獨角仙會在合適的地方產卵，這些卵會慢慢孵化成幼蟲。幼蟲和成蟲的模樣截然不同，它們白白胖胖的，沒有成蟲那樣威風的外殼和角。蛻變的過程非常漫長，幼蟲要經過多次蛻皮，不斷成長。當幼蟲蛹殼破裂時，一只嶄新的獨角仙才算誕生了。它慢慢地展開翅膀，等待身體變硬，然后便開啟了屬于自己在森林中的生活。

獨角仙還深受科學家青睞。研究發現，獨角仙擁有堅硬的前翅（鞘翅）和可折疊的后翅，而且鞘翅的旋轉角度和鎖翼系統，是提高甲蟲飛行能力的重要特征，這些引起了他們對其機翼折疊機構和飛行運動學的研究興趣。利用這種甲蟲的特性，韓國建國大學Phan團隊受其展翅的啟發，為解決機翼碰撞問題提供了一種有效的方法，研究的可折疊機翼使得撲翼機器人實現機翼折疊，具有懸停功能，在碰撞后可以安全飛行。

“百變精靈”龜甲蟲：“光學偽裝”傳奇

在自然界的奇妙舞臺上，龜甲蟲以其獨有的“光學偽裝” 能力，成為令人驚嘆的神奇存在。龜甲蟲屬于鞘翅目葉甲科，全球已知種類達數千種，廣泛分布于熱帶與亞熱帶地區，在我國南方部分地區也能覓其蹤跡。

龜甲蟲體型小巧，多數種類體長介于5 到 10 毫米，模樣憨態可掬。其身體形狀宛如微型烏龜，背部有著圓潤的鞘翅，部分種類的鞘翅邊緣還帶有精致的鋸齒。

龜甲蟲（圖源@攝圖網）▼

尤為引人注目的是

龜甲蟲擁有近乎透明的甲殼

這并非簡單的無色透明

而是蘊含著奇妙的光學奧秘

在陽光輕撫下

龜甲蟲能神奇的魔術師般變換色彩

這是因為其外角質層下方

藏著獨特的“秘密武器”

—— 水滴

當光線穿透這些微小水滴時

發生了復雜的折射與干涉現象

致使龜甲蟲呈現出豐富多彩的色澤

從金色、銀色、橙色到綠色

應有盡有

不同種類的龜甲蟲變色機制略有差異，部分龜甲蟲的外骨骼由20 到 40 層特殊結構組成，當光線從多層骨骼反射而出時，展現出常見的金色，此時多層骨骼內有毛孔的部分處于濕潤狀態。而當外骨骼干燥，光線無法均勻反射，原本如金色鏡面般的效果消失，光線以另一種方式反射，其外殼就轉變為半透明狀，下層的紅色得以顯現。

龜甲蟲（圖源@攝圖網）▼

除了借助水滴和特殊外骨骼結構變色，龜甲蟲的鞘翅上布滿納米級微型突起，這些突起宛如精密排列的棱鏡。當龜甲蟲察覺到危險時，它會迅速收縮腹部肌肉，巧妙調整鞘翅角度。光線穿梭在納米級突起時，發生了干涉與衍射現象，原本的顏色瞬間改變，完美融入周圍環境。比如，當它停歇在綠葉上，原本閃耀的色澤剎那間化作與葉片脈絡一致的黃綠色，就連爬行軌跡都與葉脈走向重合，讓捕食者難以察覺。

綠樹葉上的綠龜甲蟲化作與葉片脈絡一致的黃綠色，爬行軌跡都與葉脈走向重合，讓捕食者難以察覺（圖源@攝圖網）▼

更神奇的是，龜甲蟲的鞘翅還能反射人類肉眼無法看見的偏振光，這一特性在其生存防御機制中發揮著關鍵作用。偏振光是一種特殊的光線，其光波在特定平面內振動，人類的眼睛缺乏對偏振光的感知能力。

黑龜甲蟲（圖源@攝圖網）▼

龜甲蟲通過反射類似的偏振光，巧妙地模擬了有毒昆蟲的信號，讓捕食者誤以為它們同樣具有危險性，從而放棄捕食行動。這好比在捕食者的視覺“語言體系” 里，龜甲蟲用偏振光說了一句 “我不好惹”，從而成功地保護了自己。

這種利用偏振光進行偽裝防御的方式，展現了龜甲蟲在進化過程中，與捕食者斗智斗勇所發展出的精妙生存策略。受龜甲蟲偏振光反射特性啟發，科學研究人員開發出高靈敏度偏振導航傳感器。此類傳感器可用于無人機導航、弱光環境監測等領域。

龜甲蟲（圖源@攝圖網）▼

龜甲蟲的幼蟲同樣擁有獨特的生存策略。它們會利用自身肛門分泌出的蠟質分泌物，打造出一件特殊的“糖霜外衣”。蠟質層的微觀結構為多孔狀，能散射不同波長的光線，在陽光下形成模糊的光斑，使捕食者難以準確定位幼蟲的輪廓。

龜甲蟲媽媽產卵時，也會在卵上覆蓋糞便，為寶寶提供一層保護。部分種類的龜甲蟲幼蟲，還有攜帶“屎盾牌” 的習性。它們的肛門可從身體延伸出來，將排出的糞便與蛻下的舊皮膚堆積在尾部突出結構上，制成獨特盾牌。這不僅能讓路過的捕食者誤認其為鳥屎，助其逃過一劫，還有理論表明，“屎盾牌” 能幫助幼蟲減少水分流失。

龜甲蟲幼蟲（圖源@攝圖網）▼

龜甲蟲的“光學偽裝” 能力，是大自然歷經漫長歲月雕琢出的生存絕技。它們可與光線完美共舞的變色機制，蘊含著自然選擇的智慧。研究龜甲蟲的光學偽裝，不僅能讓我們領略生物多樣性的魅力，還能為人類在光學材料、仿生學等領域帶來新的啟發。

以上這些微型裝甲生物

只是鞘翅目家族中的冰山一角

紅棕櫚犀鳥葉子上甲蟲（圖源@攝圖網）▼

從投彈手甲蟲的化學工廠，到埋葬甲的殯葬服務，從吉丁蟲的水上輕功，到鐵甲蟲的裝甲防御，它們的每一種生存策略都是億萬年演化的結晶。當我們俯身觀察它們時，會發現它們身上蘊含著無數啟發人類的科技靈感。

植物上甲蟲（圖源@攝圖網）▼

更深遠的是，甲蟲世界向我們展示了一種不同于人類的成功生存策略。不是通過體型和力量統治，而是通過多樣化和特化來占領無數微小的生態位。

花瓣上甲蟲（圖源@攝圖網）▼

甲蟲已經在地球上

生存了至少2.7億年

見證了恐龍的興衰

哺乳動物的崛起

它們或許也將見證

人類文明的未來

參考資料：

實驗生物學雜志

昆蟲行為學雜志

科學大院

中國科普博覽

sciencenews官網

Nature官網

快懂百科

葬甲蟲停滯演化？存在1.65億年仍是原樣，科技日報

石域科學，科普中國

胡濟舟，李文堯.獨角仙生物學特性、鞘翅微觀結構及在仿生領域的應用[J].科海故事博覽，2023(02):103-105.

金龜子：自然界的生態工程師—從生物特性到防治策略，網易新聞

本文創作團隊| 探客社

撰文| 逸寒 編輯| 探客007

設計| 賈恩艷

校審| 西西

封面及首圖底圖來源@攝圖網

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