蝴蝶翅膀结构的显微观察

王星凯 黄贝

摘 要：蝴蝶是城市生物多样性的重要组成部分，是反映城市生态环境最敏感的工具之一。通过显微观察5种不同城市与珍稀蝴蝶品种发现，除翅膀外，蝴蝶身体其他器官的显微结构基本相似;不同品种蝴蝶的翅膀具有纵隆脊、肋、鳞片和毛状物等相似的结构，但其鳞片的种类、形状、大小与排布都存在显著的差异，推测鳞片是蝴蝶在城市中生存的影响因素之一。

关键词：城市蝴蝶;珍稀蝴蝶;翅膀;显微观察

蝴蝶是节肢动物门、昆虫纲、鳞翅目、锤角亚目动物的统称。蝴蝶分布广泛，全世界大约有17000个蝴蝶品种，大多分布在美洲，中国约有1300种[1]。蝴蝶是生态环境优劣的指示物种，是指示城市生境变化最敏感、最可信的工具，其种类的多样性也是植物多样性的反映[1]。蝴蝶的生命期很短，栖境要求专一性强，近年来由于过量喷施农药，以及大量工业废弃物的非法排放，破坏了蝴蝶赖以生存的自然生境，不利于蝴蝶的生存[1]。提高城市生态环境质量，可达到更好地保护蝴蝶资源的目的。为了让更多的同学建立爱护蝴蝶的意识，我们首先要了解蝴蝶生活习性，身体各器官的形态及作用，在了解的基础上保护其生活环境，最终实现对蝴蝶的保护。兴趣小组在环小科技小课题、蝴蝶园的支持与帮助下，利用光学与体式显微镜观察城市蝴蝶与稀有蝴蝶品种的身体器官，尤其是翅膀的形态结构，为我们更好地理解蝴蝶各器官的功能，解析稀有蝴蝶品种不能在城市中生存的可能原因奠定基础。

一、材料与方法

1.研究材料

于婺城区城市小区或公园中捕捉城市蝴蝶品种菜粉蝶、绿豹蛱蝶和黄环链眼蝶，以及环城小学蝴蝶园人工饲养的珍稀蝴蝶品种玉带凤蝶和苎麻珍蝶，并制作标本。

2.研究方法

在光学放大显微镜和体式显微镜下，观察不同品种蝴蝶触角、头（包括口器）、胸、腹、翅膀和足的微观结构;比较分析这些器官在显微镜下呈现形态特征的异同。

二、研究结果与分析

1.蝴蝶翅膀结构的显微观察

将蝴蝶翅膀置于载玻片上，盖上盖玻片，转移至光学显微镜（或体式显微镜）下进行观察。不同品种蝴蝶的翅膀及翅脉具有相似的结构：翅膀上有多条纵隆脊和肋;在隆脊和肋的周围被有鳞片;鳞片排列整齐，形状规则;翅膀不同颜色部分的鳞片，在光学显微镜下均呈现相同的结构;翅膀边缘有毛状物。

5种蝴蝶及其翅膀显微结构的不同之处在于：（1）苎麻珍蝶的鳞片形状不同于其他4种蝴蝶：在苎麻珍蝶的翅膀上仅观察到地面鳞片，而其他4种蝴蝶翅膀中除了地面鳞片外，还存在涵盖鳞片，因此鳞片被布相对密集;（2）蛱蝶与眼蝶翅膀中靠近翅根的部位有较多、且不同于翅膀边缘的毛状物存在;（3）菜粉蝶、绿豹蛱蝶与黄环链眼蝶3种城市中常见的蝴蝶品种，其鳞片游离缘较粗糙，多呈3齿结构;玉带凤蝶的地面鳞片边缘呈3齿结构，而涵盖鳞片中间部分内陷，形成2齿结构;而苎麻珍蝶的鳞片呈现荷花花瓣状椭圆形。

2.蝴蝶触角、头、胸、腹和足的显微结构观察可能

由于放大倍数较低，在显微镜下，不同品种蝴蝶的触角、头、胸、腹和足结构相似，无明显差异（图略）。

三、讨论

蝴蝶翅膀上的特殊结构，是在自然界长期进化过程中的适应性选择。蝴蝶翅膀上华丽的图案，每一种纹理都历经了上百万年的进化选择，是研究蝴蝶的生物学、分类学及生态学较好的材料，也为开展“仿生学”研究提供借鉴[2-5]。本研究初步发现，蝴蝶翅膀上鳞片的数量与排列组合存在较大差异，可能是不同蝴蝶品种对环境适应能力不同的原因。

参考文献：

[1]林芳淼.快速城市化区域不同生境类型蝴蝶多样性研究：以重庆市两江新区为例[D].重庆大学，2012.

[2]邵昂.蝴蝶的仿生学[J].初中生辅导，2012（3）：81-83.

[3]高广文.不要吃我！：蝴蝶与飞蛾的伪装[J].世界科学，2007（7）：14.

[4]罗勇锋.生物结构色仿生材料研究[J].科技创新导报，2009（35）：140.

[5].何敬敬，周正基，武四新.仿生合成具有蝴蝶翅膀結构的光阳极材料[J].中国化学会第二十七届学术年会，2010.

[6]吴江滨.变色蝴蝶的秘密[J].物理通报，2010（9）：2.

编辑 高 琼