千姿百态的“飞行器”

欧阳军

自然界中能够飞翔的动物有很多，它们各自拥有一套“飞行器”，就是我们所说的“翅”或“翅膀”。然而，“翅”和“翅膀”一字之差，意思并不完全相同。鸟类、蝙蝠的飞行器，严格地说应称“翅膀”，而昆虫的飞行器就称为“翅”。因为，前者是由前肢（膀）演变来的，即由原来的行走器官逐渐转化为飞行器官；而后者与行走的附肢毫不相干。科学家们根据化石推测，早在3亿年前，昆虫的身体就出现了翅，从而使纤小的昆虫，成了地球上第一批“飞行家”。

别看昆虫翅薄如膜，但还挺复杂哩！昆虫的翅是从体壁自中胸、后胸、背板两侧，向外延伸而形成的“翅”发展来的。翅芽按其发展情况，可分为两类。一类叫“外翅类”，它是外生的，即由虫体表皮凸出形成；另一种叫“内翅类”，它是内生的，即由虫体表皮内褶，形成成虫盘，再由成虫盘长出翅芽。蝗虫、蜻蜓、蜉蝣等不完全变态的昆虫，都属于外翅类，金龟子、苍蝇、蝴蝶、蛾子等完全变态的昆虫，均属于内翅类。

在昆虫幼嫩细小的翅芽中，蕴藏着轻纱般的阔翅，还有气管、血管、神经等，随着虫体生长发育，翅芽渐渐伸展成薄而扁平的形状，只留气管贯穿其中，形成坚实而隆起的“翅脉”，对翅起着支架作用。翅脉在翅面上的分布形成，因种而异。昆虫学家把这种分布形成称为“脉相”，有“纵脉”和“横脉”之分，纵横脉相交错，在翅面上形成很多“翅室”。脉相是昆虫分类学的重要标志，怪不得昆虫学家拿到一枚翅，就能从上百万种虫子中识别出属于哪一类。

绝大多数昆虫的成虫都具有两对翅，生长在中胸上的叫“前翅”，生长在后脚上的叫“后翅”。由于昆虫的生活方式及其所处生活环境不同，昆虫的翅也是五花八门。蜜蜂、苍蝇、蚂蚁、蜻蜓的翅呈膜质、轻薄，光滑而透明，翅脉清楚可见，叫“膜翅”。蝼蛄、油葫芦、中华蚱蜢、蝗虫的翅，前翅狭小呈革质，叫“复翅”，后翅宽大呈膜质，且能折叠藏匿于前翅下。

有的昆虫经过长期的进化，前翅翅面加厚，全部角质化，质地坚硬，失去翅脉，如同鞘套，称作“鞘翅”，而后翅膜质，常折叠藏匿于前翅下，翅脉稀少。人们熟悉的瓢虫、天牛、金龟子、叩头虫的翅就是这样。它们的飞行靠膜质的后翅，翅震低，飞速不快。但是，鞘翅对虫体具有盔甲般的保护作用，而且在飞行时呈V字形，并且微微摆动，能在飞行时保持稳定。

有趣的是，有些昆虫如梨蝽，三点盲蝽、豆二星蝽等，它们的前翅仅在基部角质化，而前翅的端部和后翅仍为膜质，故前翅特称“半鞘翅”。

还有许多昆虫，翅面上长着不同的被覆物，如毛翅目昆虫的翅面上长有很多毛，叫“毛翅”；蓟马的翅虽狭小，但覆有很多细小的缨状毛，叫“缨翅”；蝴蝶、蛾子的翅面上，密布着一层五光十色的粉状鳞片，构成了各种色彩悦目的图案，称“鳞翅”。鳞翅上的粉状鳞片并不是浮在翅面上的細粉，而是从翅膜上生出来的一种体毛的变形。有的昆虫翅上还有特殊的结构，如蜜蜂，一旦停下来，那宽大的翅立刻变成了两条狭窄的薄片。

原来，蜜蜂的前翅有褶，可以像扇子一样折叠起来，折叠后，它的后腹部就全部露在外面。如果用放大镜观察，可以在蜜蜂的后翅尖端边缘上发现一排齿状的小钩，叫“翅钩”；而在前翅背面生有一排小孔，当前后翅重叠在一起时，后翅翅钩恰在前翅的小孔里，十分牢固。雄蜂不如雌蜂善于飞翔，就是因为雄蜂翅钩比雌蜂要少得多。

苍蝇、蚊子这些人们非常熟悉的昆虫，虽然属于双翅目的“成员”，但却只有一对前翅，它们的后翅到哪里去了呢？原来后翅已退化成两根小棒，昆虫学上叫“平衡棒”。平衡棒在飞行中的振动与前翅运动方向相反，但频率相同，在飞行中起平衡作用。

有些昆虫的双翅完全退化，当然也就失去了飞翔的本领。如令人厌恶的臭虫，尽管它们的老祖宗曾生有长翅，但由于长期的洞穴生活，后来又跟着人类迁移到室内，根本不使用翅飞翔，经过漫长的岁月，它们的双翅便完全退化了，仅仅在前翅的基部遗留下一点痕迹，称为“翅基”。

昆虫学家根据昆虫有无翅，将昆虫纲分为两大亚纲；无翅亚纲和有翅亚纲，其中有翅亚纲占绝大多数，无翅亚纲只是少数比较原始的昆虫。

在有翅亚纲中，一般分有28个目，其中有12个目是以翅态命名的，如常见的美翅目、稍翅目、半翅目、鳞翅目、毛翅目、缨翅目等。有翅昆虫一般又可分为古翅类和新翅类。古翅类的如蜻蜓、蜉蝣等，这类昆虫的翅较长，但只能平展，不能折叠，静止时不能覆盖在身体背面，而竖立在背上或平放在身体两侧；新翅类的昆虫的翅膀能折叠起来覆盖在身体背面，兼作“防护衣”。

从进化观点看，古翅类昆虫翅长，不能折叠，占用的空间大，所以逐渐被新翅类昆虫所取代。难怪在庞大兴旺的昆虫世界里，古翅类昆虫仅有蜻蜓、蜉蝣两个家族。

从飞行速度看，蜻蜓每秒钟能飞10～20米；金龟子2.2～3米，天蛾5米；菜粉蝶1.8～2.3米；家蝇2米；牛虻4～14米；蜜蜂2.5～6米。飞行不但有利昆虫的扩大分布，而且对觅食、求偶、逃避天敌都很有利，加上昆虫个体小巧，比同样靠翅膀飞行的鸟类显得更为灵活机动。这是昆虫之所以具有强大的适应能力而繁衍不息的重要原因之一。

昆虫的飞行包含着无穷的奥秘，科学家们通过探索，已经获得了一批令人鼓舞的科研成果。比如蚊子、苍蝇的平衡棒，不仅在水平飞行时起着稳定和平衡的作用，当航向偏离时，一侧平衡棒会扭转震动，这种扭转传至基部感觉器，从而改变前翅某一侧的翅震，以便及时纠正航向。此外，平衡棒还可以保持虫体的紧张度，便成了一种小巧新型的导航仪“音叉式振动陀螺仪”，可用在火箭和高速的飞机上，以保持其稳定性，并实现自动驾驶。

又如，在空气动力学中有一种叫颤振的现象，它是机翼在飞行中的有害振动，飞机飞得太快时，这种颤振往往造成机毁人亡的事故，蜻蜓的翅在漫长的进化中，发展了一种对抗颤振的措施——翅末端前缘出现翅痣。这就是蜻蜓的抗颤振装置。现代飞机机翼末端前缘也有类似的加厚区，飞机上的这种抗颤振装置与蜻蜓的翅痣原理同出一辙。看来，昆虫的翅不仅为昆虫开辟了广阔的生活天地，而且为现代仿生学展示了无限诱人的前景。