蝴蝶翅膀結(jié)構(gòu)的顯微觀察

王星凱 黃貝

摘 要：蝴蝶是城市生物多樣性的重要組成部分，是反映城市生態(tài)環(huán)境最敏感的工具之一。通過顯微觀察5種不同城市與珍稀蝴蝶品種發(fā)現(xiàn)，除翅膀外，蝴蝶身體其他器官的顯微結(jié)構(gòu)基本相似;不同品種蝴蝶的翅膀具有縱隆脊、肋、鱗片和毛狀物等相似的結(jié)構(gòu)，但其鱗片的種類、形狀、大小與排布都存在顯著的差異，推測鱗片是蝴蝶在城市中生存的影響因素之一。

關(guān)鍵詞：城市蝴蝶;珍稀蝴蝶;翅膀;顯微觀察

蝴蝶是節(jié)肢動物門、昆蟲綱、鱗翅目、錘角亞目動物的統(tǒng)稱。蝴蝶分布廣泛，全世界大約有17000個(gè)蝴蝶品種，大多分布在美洲，中國約有1300種[1]。蝴蝶是生態(tài)環(huán)境優(yōu)劣的指示物種，是指示城市生境變化最敏感、最可信的工具，其種類的多樣性也是植物多樣性的反映[1]。蝴蝶的生命期很短，棲境要求專一性強(qiáng)，近年來由于過量噴施農(nóng)藥，以及大量工業(yè)廢棄物的非法排放，破壞了蝴蝶賴以生存的自然生境，不利于蝴蝶的生存[1]。提高城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，可達(dá)到更好地保護(hù)蝴蝶資源的目的。為了讓更多的同學(xué)建立愛護(hù)蝴蝶的意識，我們首先要了解蝴蝶生活習(xí)性，身體各器官的形態(tài)及作用，在了解的基礎(chǔ)上保護(hù)其生活環(huán)境，最終實(shí)現(xiàn)對蝴蝶的保護(hù)。興趣小組在環(huán)小科技小課題、蝴蝶園的支持與幫助下，利用光學(xué)與體式顯微鏡觀察城市蝴蝶與稀有蝴蝶品種的身體器官，尤其是翅膀的形態(tài)結(jié)構(gòu)，為我們更好地理解蝴蝶各器官的功能，解析稀有蝴蝶品種不能在城市中生存的可能原因奠定基礎(chǔ)。

一、材料與方法

1.研究材料

于婺城區(qū)城市小區(qū)或公園中捕捉城市蝴蝶品種菜粉蝶、綠豹蛺蝶和黃環(huán)鏈眼蝶，以及環(huán)城小學(xué)蝴蝶園人工飼養(yǎng)的珍稀蝴蝶品種玉帶鳳蝶和苧麻珍蝶，并制作標(biāo)本。

2.研究方法

在光學(xué)放大顯微鏡和體式顯微鏡下，觀察不同品種蝴蝶觸角、頭（包括口器）、胸、腹、翅膀和足的微觀結(jié)構(gòu);比較分析這些器官在顯微鏡下呈現(xiàn)形態(tài)特征的異同。

二、研究結(jié)果與分析

1.蝴蝶翅膀結(jié)構(gòu)的顯微觀察

將蝴蝶翅膀置于載玻片上，蓋上蓋玻片，轉(zhuǎn)移至光學(xué)顯微鏡（或體式顯微鏡）下進(jìn)行觀察。不同品種蝴蝶的翅膀及翅脈具有相似的結(jié)構(gòu)：翅膀上有多條縱隆脊和肋;在隆脊和肋的周圍被有鱗片;鱗片排列整齊，形狀規(guī)則;翅膀不同顏色部分的鱗片，在光學(xué)顯微鏡下均呈現(xiàn)相同的結(jié)構(gòu);翅膀邊緣有毛狀物。

5種蝴蝶及其翅膀顯微結(jié)構(gòu)的不同之處在于：（1）苧麻珍蝶的鱗片形狀不同于其他4種蝴蝶：在苧麻珍蝶的翅膀上僅觀察到地面鱗片，而其他4種蝴蝶翅膀中除了地面鱗片外，還存在涵蓋鱗片，因此鱗片被布相對密集;（2）蛺蝶與眼蝶翅膀中靠近翅根的部位有較多、且不同于翅膀邊緣的毛狀物存在;（3）菜粉蝶、綠豹蛺蝶與黃環(huán)鏈眼蝶3種城市中常見的蝴蝶品種，其鱗片游離緣較粗糙，多呈3齒結(jié)構(gòu);玉帶鳳蝶的地面鱗片邊緣呈3齒結(jié)構(gòu)，而涵蓋鱗片中間部分內(nèi)陷，形成2齒結(jié)構(gòu);而苧麻珍蝶的鱗片呈現(xiàn)荷花花瓣?duì)顧E圓形。

2.蝴蝶觸角、頭、胸、腹和足的顯微結(jié)構(gòu)觀察可能

由于放大倍數(shù)較低，在顯微鏡下，不同品種蝴蝶的觸角、頭、胸、腹和足結(jié)構(gòu)相似，無明顯差異（圖略）。

三、討論

蝴蝶翅膀上的特殊結(jié)構(gòu)，是在自然界長期進(jìn)化過程中的適應(yīng)性選擇。蝴蝶翅膀上華麗的圖案，每一種紋理都?xì)v經(jīng)了上百萬年的進(jìn)化選擇，是研究蝴蝶的生物學(xué)、分類學(xué)及生態(tài)學(xué)較好的材料，也為開展“仿生學(xué)”研究提供借鑒[2-5]。本研究初步發(fā)現(xiàn)，蝴蝶翅膀上鱗片的數(shù)量與排列組合存在較大差異，可能是不同蝴蝶品種對環(huán)境適應(yīng)能力不同的原因。

參考文獻(xiàn)：

[1]林芳淼.快速城市化區(qū)域不同生境類型蝴蝶多樣性研究：以重慶市兩江新區(qū)為例[D].重慶大學(xué)，2012.

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[3]高廣文.不要吃我?。汉c飛蛾的偽裝[J].世界科學(xué)，2007（7）：14.

[4]羅勇鋒.生物結(jié)構(gòu)色仿生材料研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009（35）：140.

[5].何敬敬，周正基，武四新.仿生合成具有蝴蝶翅膀結(jié)構(gòu)的光陽極材料[J].中國化學(xué)會第二十七屆學(xué)術(shù)年會，2010.

[6]吳江濱.變色蝴蝶的秘密[J].物理通報(bào)，2010（9）：2.

編輯 高 瓊