自然科普:這只蟲子的保命手段,竟是150°C的屁?
來源:格致論道
發(fā)布時間:2021-03-11
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我來自北京林業(yè)大學,我的主要研究方向就是一句話:我是做昆蟲分類學的。

可能大家聽著“昆蟲”很熟悉,但什么是分類學?

作為一個分類學家,我日常的研究分為很多個方向,但是為了讓大家更有興趣,我講一件大家最感興趣的事情:捉蟲子。

今天我匯報的題目叫做“我是一個甲蟲獵人”,就是講一講我抓甲蟲的故事。

大家可能覺得捉蟲子是一個很簡單、很小的事情,我小學的時候就開始抓蟲子了。

當時學校和家長管得也沒有那么嚴格,我們學校的樹上長了毛毛蟲,我就會把毛毛蟲抓回來,放到鉛筆盒里。

老師上課講得不好聽時,我就把毛毛蟲拿出來盤一盤。

當我現在變成一個大學老師后,我是怎么抓蟲子的呢?換句話說,作為一個專業(yè)的分類學家,怎么抓蟲子呢?

昆蟲分類學家的工作

首先給大家展示一只我抓的蟲子,這只蟲子非常厲害,為什么說它非常厲害?

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看一看這張圖,這只蟲子是從哪抓的?

這個蟲子來源于中國西藏的普蘭縣,位于中國、尼泊爾、印度三國交界的地方,非常難去,非常遠,那么抓這只蟲子一定不容易。

不僅抓它不容易,而且這個屬叫做Himalopenetretus,是喜馬拉雅西段特有的一個屬,迄今為止只知道兩個種。

而且不僅只知道兩個種,這已知的兩個種,科學上有報道的標本只有四頭兩種,我抓的這只是這個屬全世界已知的第五個標本,而且是一個新種。

我們今年剛發(fā)表了一篇文章,描述的就是這個標本代表了中國在這個屬的一個最新發(fā)現。

并且描述了一個新物種,這就是這個物種已知的唯一的標本。

這篇文章發(fā)表后,我總結,這篇文章寫起來很簡單,內容也很簡單,但是它最難的地方是什么?

最難的在于采集標本,就是抓蟲子這件事情上。下面就是一個例子。

在一個非??拷《群湍岵礌栠吘车牡胤?,這個地方海拔4800米,向上一點就是永久的冰川凍原。

這個屬的所有已知標本,全都是在這種海拔4000米以上,非常臨近冰川的地方采的,是不是聽上去挺厲害的?

2019年,我們去西藏轉了一大圈,當時我們主要關注的地方是西藏的西南部,最遠到了西藏的最西南角——阿里。

西藏是中國的屋脊,阿里被稱為屋脊上的屋脊,是西藏海拔最高的地方。

那一年,我們采步甲,采到了最高的地方,海拔5600米,5600米是什么概念?

珠峰頂上的氧氣是地面氧氣的三分之一,我們到的地方只有地面氧氣的一半左右。

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上圖展示了三張西藏的風景照,這三張照片并不是讓大家看西藏的風光,而是要介紹我們核心采集的三個主要關注的生境。

第一個是在海拔5000米左右的高山的礫石潭加上凍原,這里有很多我關注的甲蟲。

第二個是中海拔,即三四千米的高山榆木林。

第三個是干熱河谷河邊的河灘,在這里我們也采集到了非常珍貴的標本。

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這個物種實際上分布在克什米爾,也是首次在中國被發(fā)現和記錄。

每年我都要花大概1-3個月的時間在野外捉蟲,剩下的時間,我更多的是在實驗室制作標本,制作后把它們分類鑒定。

如果有新的科研成果,我就撰寫文章,發(fā)表出來。

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這些都是我制作或者說收集的一些步甲標本。

總的來講,我認為作為一個分類學家,最核心的工作就是收集標本,分類鑒定,撰文發(fā)表,并且通過我撰寫的一些成果,讓大家對這些類群有所認知,以此作為一個鑒定的依據。

剛才我講了分類學家做的事情,接下來,我再稍微補充一些基礎知識。

我是一個甲蟲獵人,那么什么是甲蟲?

甲蟲是昆蟲綱中的一個綱,識別它們非常容易。

我們都知道,所有昆蟲都有兩對翅:前翅和后翅。

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這只張開翅膀的甲蟲,它的前翅加厚,硬化形成“鞘翅”,把身體保護起來,所以甲蟲被稱為鞘翅目,非常容易識別。

甲蟲是昆蟲中非常重要的一個類群,為什么重要?

在所有生物中,現生的已描述物種大概有190萬種,在這190萬種中,有145萬種是動物。

在這145萬種動物中,有115萬種節(jié)肢動物,在這其中,大概100萬種是昆蟲。

所以昆蟲占了所有已知生物的一半以上。

在昆蟲中,甲蟲是最重要的一個類群,已知物種數量達到38萬種,這個數量是非常龐大的。

現在所有我們知道的人、動物、哺乳動物、鳥類、獸類、蛇類、魚類,加起來不過6萬種,甲蟲和它們比起來是一個非常龐大的類群。

我們身邊有哪些甲蟲?螢火蟲、瓢蟲、蜣螂等,都符合剛才我對甲蟲的說明。

但是我的研究方向并不是所有甲蟲,下面展示了我最喜歡的步甲科。

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全世界的步甲科有4萬種左右,中國有4000種,剛才我講了一只非常高級的步甲,實際上,步甲中也有很多物種沒有那么高級。

我這里展示的大多數物種,甚至很容易在北京的城里或平原地帶見到。

北京大概有200種步甲,如果大家感興趣,今后可以慢慢尋找。

步甲標本的采集方法

這些步甲標本是如何采集的?

步甲有一個生活習性,它們白天蜇伏,晚上才會出來,白天躲在石頭、草根下面,晚上出來捕食。

白天若想采到步甲,有一個最簡單的方法。

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我們出去看這種石頭下面,把石頭搬開,有時就會發(fā)現步甲在下面躲著睡覺,躲避天敵、鳥、獸,或者躲避我們這種抓蟲子的人。

我們把石頭翻開,就可以抓住它們了。

另一種方法,也是一個很高效的方法。

我們在野外,尤其是在草坪、草地或林下的環(huán)境,在地上挖一個坑,把一次性的塑料杯埋在地表以下,讓杯口和地面齊平,然后在里面放一些甲蟲喜歡吃的東西。

它們喜歡吃什么?

它們喜歡陳醋加白酒,把這兩種東西兌在一起,倒進杯子里一點,然后我們回到住的地方,第二天再來看。

晚上步甲出來活動,就會掉進陷阱里,然后就被抓到了。

另外還有一個我們非常喜歡的生境,即河邊開闊的河灘,這上面也有很多步甲。

但是采集這種步甲并不容易,因為河灘上的石頭太多了,我們不可能一個個翻開,那需要怎么辦?

我們晚上會打著手電和頭燈,去河灘找,我們會發(fā)現,白天很安靜的河灘,晚上就是不一樣的情況了。

這些步甲全都站起來了,在河灘上走來走去,我們很容易就能把它們抓住了。

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這只步甲叫做山麗步甲屬,在中國,它們分布在海拔非常高的高原上,在四川西部、西藏東部,物種非常繁多。

圖片中的兩只蟲都非常好看,但它們實際上是同一屬的兩個物種,它們生活在什么環(huán)境中?

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在西藏南部,海拔4800米左右的高山礫石灘上,在雪線和碎石坡上是沒有的。

邊上有一些長草的地方,長草的地方有一些碎石,我們白天把這些碎石扒開,就有可能采集到這種非常好看的步甲。

為什么我總要去難去的、辛苦的地方采步甲?

首先,如果這個地方難去,那么能采集到的標本一定是比較珍稀的,就有可能發(fā)現別人沒有發(fā)現過的物種。

第二,橫斷山區(qū)地形非常復雜,而且地質變動非常復雜,中國大的地震幾乎發(fā)生都在西南的橫斷山區(qū)。

這里地質變動復雜,物種進化速度也快,物種隔離性也強,所以在這里,可能每隔50公里,在不同的山頭,就能采集到不同的物種。

而在北京的物種很有可能一直分布到東北,也有可能一直分布到新疆,可能采集2000公里的路,采到的都是同一個物種。

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這個標本非常好看,它是我在四川海螺溝,海拔4000米左右的高山杜鵑矮灌叢上,用杯誘采到的大步甲,它的身上閃著金色星星的光。

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這也是我們非常喜歡的生境,叫做高山云霧林,這里面步甲數量非常多,有時一天就能采到大量的標本。

在野外遇見的“危險角色”

我去過這么多地方,在野外有沒有遇到過危險?

作為一個昆蟲學家,我覺得在野外遇到的危險,很多都是我能控制的,因為我非常了解野外昆蟲的危險,其他大的動物,我也不去招惹它。

但是在所有昆蟲中,最危險的是什么?

我認為在所有昆蟲中,最危險的就是胡蜂。

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我在野外也遇到過胡蜂,我一般不去招惹它,但是采集甲蟲有一個很重要方法,叫做振布法。

我拿一塊布,右手拿一根棍,把樹枝敲落到振布上,就可以把甲蟲采回來了。

有一次,我一不小心就敲到了胡蜂,把它敲到我的布上,那可了不得,我就趕快跑,所有東西都不要了。

跑開后,我等了大概半個小時,那里安靜了,才趕快把我的工具拿走。

我采的步甲危險嗎?

大多數都不危險,但是也有一個家伙危險,這個危險的家伙叫做屁步甲。

顧名思義,它危險在會放屁,它的屁和你的屁不一樣,它的屁溫度高達150度以上,是很燙的屁。

有時,我們用手拿到,就會聽到“噗”的一聲,手就會被燙紅,被灼傷得很疼。

在野外怎么抓屁步甲?

有時我會拿一個大的鑷子,用鑷子把它夾起來,裝進瓶子里。

但是偶爾我沒拿鑷子,這時可以用腳踩住它,會聽到腳下“噗”的一聲,再踩一下,“噗”又一聲。

它“噗”三四下,最后就沒有力氣了,為什么?

因為它體內的防御液用完了,沒有放屁的功能了,這時我就可以用手把它抓起來了。

屁步甲為什么會產生這么高溫的氣體?

這是昆蟲防御系統(tǒng)上一個非常特別的例子,前段時間,我查了一篇文章,看到了屁步甲的防御系統(tǒng)。

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右邊是一張示意圖,它的防御系統(tǒng)分為兩部分。

昆蟲學家研究發(fā)現,它的屁放出來的高溫的東西,主要是一種化學物質,叫做苯醌。

在它的防御系統(tǒng)里,實際上是在基部的藍色防御線里,儲存了兩種化學物質的混合物,分別是過氧化氫和苯酚。

過氧化氫和苯酚在正常情況下不會發(fā)生反應,但當經過了過氧化物酶的催化時,它們就會發(fā)生反應,生成苯醌,同時產生大量的熱,這就是它的屁的來源。

下面的粉色區(qū)域儲存的是過氧化氫酶,過氧化氫和苯酚的混合物遇到過氧化氫酶后,就會產生這種高熱的屁。

最后,我想用這張圖來給這次匯報做一個結束。

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這張步甲的圖片并不好看,非常普通,甚至缺胳膊斷腿,右邊中間的灰白色標簽,展示了這個標本的采集信息。

它是1900年在印度南部的班加羅爾被采集的,現在印度南部是一個人口非常密集的地方。

這只蟲子的年紀有多大?比我爺爺大10歲,年紀非常大。

它是我在2013年發(fā)表的新種,這個新種發(fā)表時,只知道這一個標本,標本非常稀少,而且提示了現在這個物種很有可能已經不存在了。

采集它的地方非常繁華,人口非常密集。

前段時間我在果殼上看到一篇文章,說過去的26年,我們可能拯救了27個物種,以避免滅絕。

看到這篇文章時,我非常感慨,保護生物學家用了很多方法,去避免這些物種的滅絕。

但是昆蟲很卑微,有大量的物種甚至可能在人類認識它們前就已經滅絕了。

這個物種非常幸運,它在100多年前被當時的甲蟲獵人采集,收藏到標本館里,能夠讓我們去認知它們。

但是不是還有更多的甲蟲仍然隱匿在森林中?它們的棲息地受到了非常嚴重的威脅,它們甚至都沒有機會被人類認知。

甲蟲很卑微,但是它們仍然值得擁有一個名字,這就是我們分類學家今天在努力做的一件事情。

也許我們不能拯救它們免于滅絕,但是我們能夠把它們帶到標本館,給它們一個名字。

來源:格致論道講壇

史宏亮 北京林業(yè)大學林學院森林保護學科副教授

原標題:《這只蟲子的保命手段,竟是150°C的屁? | 史宏亮》


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