为何昆虫不慎仰面朝天时若不及时翻身可能马上死亡?

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为何昆虫不慎仰面朝天时若不及时翻身可能马上死亡?

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Mr-HH,细胞生物学/遗传学/普通生物学科普

正常情况下来说,当昆虫一个不小心碰到了「四脚朝天」的状态时,它们都会尽自己所能,尝试回正。一般状态下有三种方法:

拼命挣扎,挥动足部以改变重心,从而翻身;

借助道具,比如说利用自然环境中存在着各种各样的落叶、树枝之类的杂物;

③会摆动翅膀的还会同时用上,弹着弹着就能顺利翻身了。

当然,如果是在人类生活的环境中,比如说碰上了四周光滑的地板,要翻身可就要费点劲儿了。而且正如题主所说,如果始终还是翻不了身,那么它们将会面临以下的死亡命运——脱水、饥饿、被天敌捕食、被人类清理……

如此看来,摔得个「四脚朝天」似乎是昆虫死亡的「因」。然而还有一些情况是,你确定这小虫子真的是「不小心」摔的,而不是自己「主动」摔的

正常虫子在行走的时候,会把自己的体重适当均匀地分配到六条腿上,以支撑身体的平衡。但对于一些濒死(衰老、生病)的虫子来说,血液流动停止,足部得不到血流的供应从而收缩、弯曲,随后身体便失去了平衡,一摔下就再也起不了身了,直至死亡[1]

还有一些情况,比如神经毒性的杀虫剂等,要么通过扰乱神经递质传递,使昆虫的脚失去控制;要么影响离子通道,导致神经系统过度兴奋,昆虫进入抽搐状态,摔倒翻身后,即便还会持续扭动,但是因为已经失去了对六只脚协调同步的能力,从而无法翻身直至死亡。

所以对于这些情况下来说,虫子其实更多是因为「将死」了,才会「四脚朝天」的。

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除了上面说到的翻身方法之外,还有一些虫子有自己独特的技能,比如说叩甲科(Elateridae,Click beetle)的虫子,也就是很多人小时候玩过的磕头虫

叩甲的侧面(Wikipedia.org)
叩甲的弹跳(By Wayne Alan Brenner)

叩甲的厉害之处在于它可以不用借助六足,仅仅通过身体关节的弯曲,形成一个弹射器装置,从而抵抗重力向空中「发射」,并在空中剧烈旋转,再次落回地面时实现翻身。据研究,叩甲在空中弹射的距离可高达 30 厘米(差不多是其身长的 25 倍),期间可翻六个左右的跟斗[2]

弹射器装置的核心,在于叩甲前胸近腹端的边缘处有一个凸起,类似于「钉子」(Peg),这个「钉子」在紧张的情况下,通过头部关节的活动,可以卡进中胸腹板的一个凹槽处,通过摩擦力进行固定,形成一个「锁住」的状态。

在即将实现跳跃的一瞬间,再通过关节运动,「钉子」被解锁,闩锁脱离弹性能量瞬间释放,使得身体重心向上,产生「弹跳」,从而实现翻身[3]。下面还有一个叩甲弹跳翻身的视频[4]

钉子在休息状态(ii)和卡进凹槽中形成锁住状态(i)的图示(图自参考文献 [3])

叩甲科昆虫的翻身技巧 https://www.zhihu.com/video/1127892373631619072

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