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合肥灭鼠 十多年磨一剑“知了”是如何突破干土爬上地面的?

春末夏初,最早的蝉开始爬出地面。幼虫爬到地面,蜕变成蝉,在坚硬坚实的地面上留下一个手指又粗又细的圆孔。这些洞穴通常位于最热和最干燥的地方,似乎表明幼虫有锋利的工具,可以穿透干燥的土壤,它们通常喜欢从最硬的地方钻出来。

十多年磨一剑“知了”是如何突破干土爬上地面的?

    避难所是怎么建造的

    蝉的幼虫在地下建成最后居住的避难所,其工程土方量达到0.2立方米,为何竟然消失于无形之中?人们知道某些蛀蚀木头的昆虫如天牛类的幼虫,它们在树干里前进时,是通过幼虫运用有力的大颚咬下面前的木质,吃进肚里,从而形成面前的空洞。这些木质垦荒者吸收了木质微博的营养物之后再将残物排到身后,彻底堵塞了后面的空间。这种经过粉碎、消化分解的物质,压缩得比原先的木质更为致密,就使得树干中腾出了一个额外的空间。这是容纳幼虫身躯的孔穴。那么,蝉的幼虫难道也要用类似的方式钻造地洞吗?

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    蝉的幼虫在地下生活了大约4年,但它们并不总是呆在一个地方,而是四处移动。它们从一个地方到另一个地方,把它们的口器——一根吸管——从一根插到另一根,吸取养分。有时他们想逃离寒冷的上层土壤,逃到下层温暖的地方,有时他们想在更适合自己的树根旁安顿下来,吮吸自己喜爱的“树汁液”。

    研究人员推测,每次迁居的时候蝉的幼虫要开出一条路,方法是用自己的挖土工具挖开前面的土壤抛到身后去。如果正好处在湿润柔软、容易压缩的泥土中,那么对它而言这些泥土也就相当于其他幼虫(例如天牛的幼虫)已经消化过的木头糊。这些泥土可以被加压压缩得更为紧密,从而腾挤出一个空着的孔洞。问题在于蝉的地洞却是在干燥的土壤中挖掘而成的,干燥的土壤很难压缩。另外,人们发现蝉的地洞内表面也不呈现干土粒那样的粗糙,而是一种经过涂饰的光滑表面。

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    那么,真实的情况是怎样的呢?

    观察到的各种迹象

    也有另一种解释:蝉的幼虫先用水搅和干土形成泥浆状,然后将自己光滑有力的身体钻过泥浆。蝉的幼虫通过后,便形成了永久的洞穴,表面上形成了光滑的泥浆涂层。

    这样的解释有根据吗?应该说虽未直接观察到蝉的幼虫正在通过泥浆的情景,但蛛丝马迹的证据却是有的。研究者看到刚爬出洞来的幼虫,身上或多或少地沾满了泥浆,有的干了,有的还湿着。它们用来挖掘的前爪尖沾满了淤泥,其余爪子也像戴了泥手套,背上也是一层黏土。研究人员本来预期它们应该是满身粉尘,实际却惊奇地发现它们浑身泥浆,活像一个个疏通下水道的清洁工,刚在淤泥中搅和了一番似的。此外,有人在发掘中得到了正在加工地洞的幼虫,它浑身苍白,眼睛硕大而近乎白色,浑浊不清,似乎看不见东西。

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    那些出了地洞的幼虫双眼乌黑闪光,表明它们已能视物。这就说明蝉在从地下到地上的期间,其视力有一个发育成熟的过程。另一方面幼虫在挖掘上升通道时,要艰苦地劳动相当长的时间,因为通向地面的地洞决不是个一蹴而就的即兴工程。其间最令人惊奇的是,这只苍白的盲眼幼虫的身体的体积比它成熟之后要大得多,像得了水肿病似的浑身充满了液体。

    如果把它抓在手里时,它便扭动着身子,尾部不断地渗出清澈的水液,弄得全身湿淋淋的。经过观察发现,幼虫的水液是由消化道排出的,其消化道也是它的贮水水袋。蝉的成虫也会排出这样的体液,例如它在为摆脱敌人而奋力起飞之际,往往要滋出一些体液作为回敬。

    显然,蝉的幼虫即使浑身积满了水,也不足以打通它所需要穿越的整个隧道,所以它必须拥有可以随时补充的水源地。关于这一点,研究者已经有了合理的答案。当你小心地挖开蝉的幼虫所穿行的地洞时,总可以毫无例外地找到1或2根有生命力的、粗细不等的树根,粗的如笔管大小,细的也有麦秸粗细。树根不一定很长,但至少也有若干毫米,足以供幼虫的口器刺入吸吮之用。而整根的树根则生机勃勃地深入穿插在周边的土层里。要问这种提供汁水的源泉究竟是偶然存在的呢,还是幼虫特地挑选的?科学家的意见倾向于后一种答案。

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    他们这样解释:蝉的幼虫开始凿洞时,总要找到有树根的地方,并将树根刨出来,让树根位于它们的洞中(大多数在洞壁上),所以洞壁上这个有生命的部位(树根)就是一个活泉眼,是它整个工程用水的供应地。幼虫体内的水袋一旦水分不足就可由此得到补充。当它把干土变成泥浆时,如果这个钻探工的水袋干了,它就爬到树根处,插进吸管,从树根这个蓄水池饱饱地汲取一通,直到把自己的水袋灌满。然后幼虫又爬到打洞的工作面再度开工,把干土弄湿,用爪子拍打,拌成泥浆,再用自己的身体把泥浆向周遭压紧。蝉就这样建造了它那上下贯通的通道。

    两个验证性试验

    研究人员把一只刚刚出洞的蝉的幼虫抓来放在玻璃试管里,松散地埋上约有15厘米高的碎土。这一土层厚度大致相当于它刚刚爬出的那个地洞的三分之一。埋在疏松的土层中的幼虫能否顺利上升到地面上来呢?如果凭体力就可挖通地道,那么它肯定能够爬出来。但这只幼虫刚才爬出它原先的地洞时,耗尽了自身水袋中最后那点儿水,试管中没有水源可以补充,它只能凭自身那点儿体力进行挖掘。它努力撼动土粒,但无法将之黏结住,所以粉碎的土粒连续向下流散,终究不能形成地道。经过3天的无效劳作,幼虫格外奋力上爬了不足一指长的距离。第4天它就死了。

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    假如幼虫有个装满的水袋,结果就会大不相同。人们选取了一只刚开始实施解放工程的幼虫来做同样的试验。

    这只体态鼓胀、体液外渗,显得浑身湿漉漉的幼虫处在试管底部,上面疏松的人工土层对它而言似乎不在话下。这位钻洞能手不慌不忙地从随身水袋里弄出一点儿水来就能把这些土变成泥浆,再将之摊开黏糊到周遭洞壁上。这地洞是打通了,但很粗糙,也很不规则。幼虫不断地打洞上爬,身后的地洞几乎也随即倒塌或堵塞。好像幼虫意识到它不可能得到补充的水源,所以用水十分经济和格外节约,只在最需要时才稍稍消耗一点儿储备。就这么精打细算地奋斗了将近12天,这只幼虫终于爬上了地面。

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    一旦蝉的幼虫离开洞穴,它们立即爬上最近的树枝,开始进入蜕变的最后阶段。只需一晚,它就可以变成了一只蝉,一只成年蝉。第二天早上,一只美丽、活泼、会唱歌的蝉高兴地离开了她暂住的地方,搬到了绿树荫下。留下的旧皮包——蝉蜕紧紧地挂在树枝上,感受着秋风秋雨的拍打。

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