徐昕欣 (河北省衡水市第七中學(xué) 河北衡水 053000)
家蠶(Bombyx mori),又名桑蠶,是完全變態(tài)發(fā)育的典型昆蟲,一直作為初中生物學(xué)教學(xué)中“生物的生殖和發(fā)育”部分的經(jīng)典實(shí)例。但在課堂教學(xué)及飼養(yǎng)和觀察家蠶的實(shí)踐活動(dòng)中,學(xué)生常會(huì)產(chǎn)生諸多疑問?,F(xiàn)將其中一些常見問題匯總并解析。
家蠶并非單食性昆蟲,而屬寡食性昆蟲。除取食桑葉外,也可取食??频蔫蠘?、構(gòu)樹、橙桑、薜荔、蔓榕,菊科的蒲公英、萵苣、裂葉山萵苣、剪刀股,榆科的榆、榔榆,山茶科的茶,以及桔梗科的沙參等植物[1],此外,還可取食家蠶人工飼料。但桑葉仍是最適合家蠶的天然食物。
最易被誤認(rèn)為幼蟲眼的部位一般有2個(gè)。一個(gè)是位于幼蟲身體前部第1對(duì)胸足上方兩側(cè)的2個(gè)小黑點(diǎn),而這2個(gè)小黑點(diǎn)實(shí)際上是位于第1胸節(jié)(并非頭部)兩側(cè)的氣門,如果仔細(xì)觀察,在幼蟲腹部?jī)蓚?cè),還可以發(fā)現(xiàn)8對(duì)同樣外形的氣門,它們的內(nèi)側(cè)連通氣管,因此相當(dāng)于幼蟲的“鼻孔”。另一個(gè)部位是幼蟲頭部的2個(gè)淺棕色(幼蠶時(shí)期為黑色)半球形結(jié)構(gòu)。這2個(gè)結(jié)構(gòu)初看很像幼蟲的復(fù)眼,但實(shí)際上,它們是2片著生有剛毛的骨質(zhì)殼片,叫做顱側(cè)板(圖1)。
家蠶幼蟲的眼是體積很小的單眼,分布在2片顱側(cè)板的側(cè)面下方,左、右各 6個(gè),其中5個(gè)大致呈弧形排列,第6個(gè)體積最小,大致位于該弧形內(nèi)側(cè)的中心位置,需要仔細(xì)辨別或借助放大鏡等工具才能觀察清楚。待幼蟲變態(tài)羽化為蠶蛾之后,單眼便不復(fù)存在,取而代之的是2個(gè)半球形復(fù)眼(圖1),這是家蠶幼蟲期與成蟲期的重要區(qū)別之一,充分體現(xiàn)家蠶的發(fā)育過程為完全變態(tài)發(fā)育。
圖1 家蠶幼蟲的氣門、顱側(cè)板、單眼與成蟲的復(fù)眼
家蠶在幼蟲期一般蛻皮3~5次,其中以蛻皮4次的品種最為常見,因此便產(chǎn)生了“家蠶一生共蛻4次皮”的說法。然而,這只是家蠶在幼蟲期的蛻皮,家蠶在幼蟲化蛹及由蛹羽化為蠶蛾時(shí)還有2次蛻皮,但這2次蛻皮發(fā)生在蠶繭內(nèi)部,因而往往不被注意而易被忽略。所以,若以幼蟲期蛻皮4次計(jì),家蠶一生的蛻皮次數(shù)應(yīng)為6次(圖2)。對(duì)于幼蟲期蛻皮3次、5次的家蠶,其一生的蛻皮次數(shù)則相應(yīng)為5次、7次。
圖2 家蠶生活史
家蠶幼蟲期蛻掉的皮,分為2個(gè)部分,留在身后的“皮”只是胸、腹部的外骨骼,而頭部的外骨骼會(huì)與其他部分分離,掉落在頭部下方,往往需要仔細(xì)觀察才能發(fā)現(xiàn)。但化蛹蛻皮及羽化蛻皮時(shí),頭、胸、腹部的外骨骼將不再分離,而是連為一個(gè)整體蛻去(圖3)。
圖3 家蠶不同發(fā)育階段的3種蛻皮
家蠶幼蟲每次蛻皮之前的“眠”,以及整個(gè)蛹期,表面看起來不吃不動(dòng),實(shí)際上身體內(nèi)部都在發(fā)生重要變化。當(dāng)幼蟲入眠時(shí),由上皮細(xì)胞特化而成的15對(duì)蛻皮腺會(huì)膨大,分泌和釋放蛻皮液到新、舊表皮之間,溶解舊的內(nèi)表皮,從而為蛻皮做準(zhǔn)備。進(jìn)入蛹期之后,家蠶體內(nèi)更是時(shí)刻都在進(jìn)行著劇烈的變化,家蠶要把幼蟲期的組織器官加以破壞、改造并發(fā)育為成蟲的組織器官[1],正是這種大規(guī)模的改造和重建才使家蠶得以完成從幼蟲到成蟲的轉(zhuǎn)變,從而實(shí)現(xiàn)完全變態(tài)發(fā)育。
家蠶在整個(gè)幼蟲期都有吐絲行為,只是絲的作用和絲的量有區(qū)別。幼蟲平日吐出的少量絲,就如同幼蟲的“保險(xiǎn)繩”,有防止幼蟲跌落的作用;幼蟲在每次就眠之前,也會(huì)吐出少量絲,將腹足固定在蠶座上,使眠中的蠶體不易脫落,也利于蠶體從舊皮中順利蛻出(圖4)。家蠶只有在結(jié)繭時(shí)才會(huì)大量吐絲。
圖4 家蠶幼蟲在結(jié)繭期之前吐出的絲
吐絲結(jié)繭是家蠶在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中形成的一種在蛹期進(jìn)行自我保護(hù)的本能。蠶絲一旦吐出凝固成形,便與蠶的身體再無關(guān)聯(lián),因此,蠶繭只相當(dāng)于蛹的“房子”,剪破蠶繭,蛹仍會(huì)正常羽化成蛾。
蠶蛾有口器,只是口器已顯著退化,因而無法完成取食功能。蠶蛾口器與幼蟲口器一樣,也由上唇、上顎、下顎、下唇4個(gè)部分組成,但只有下顎較發(fā)達(dá),且與幼蟲下顎的結(jié)構(gòu)、功能不再相同。成蟲下顎是1對(duì)白色的囊狀體,有分泌作用,是溶繭酶的分泌部位之一,且在化蛾之后逐漸萎縮[1]。
蠶蛾的口器已退化,是無法咬破厚厚的蠶繭的。它之所以能破繭而出,是因?yàn)樵谧儜B(tài)期間,其下顎和中腸會(huì)分泌溶繭酶,羽化時(shí),蠶蛾從口腔吐出含有溶繭酶的弱堿性液體,濕潤(rùn)蠶繭頭端繭層并溶解粘著繭絲的絲膠及部分絲素,使絲分離,然后用胸足撥開已松解的繭絲[1],形成一個(gè)孔,再?gòu)目字秀@出(圖5)。
圖5 蠶蛾利用溶繭酶松解繭絲后破繭而出
蠶蛾交尾產(chǎn)卵后,雄蛾、雌蛾都不會(huì)立即死亡,而是待幼蟲期積累的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗殆盡之后自然死亡。一般來說,蠶蛾的壽命為7 d左右,雄蛾的壽命比雌蛾稍短,溫度、濕度、光照等環(huán)境條件也會(huì)對(duì)蠶蛾的生存時(shí)間產(chǎn)生影響[2]。