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游泳足:龙虱与仰泳蝽把足缘的毛变成桨叶

捞起一只龙虱,后足像两片带毛的桨,边缘排着一列细毛。放在桌上它几乎走不动,回到水里却能贴着水草窜出去。这对足的形状与那列毛,就是游泳足的判据,缺一样都不成立,扁而不带毛的足推不动水。

足变扁再加一列缘毛,划水时才有足够的面

游泳足的胫节与跗节向两侧扩展,横截面扁成叶片状,宽度可达厚度的 3–4 倍。边缘生一列细长的毛,称为缘毛,长者 2–4 毫米,约为胫节宽度的一半,排列方向与划水方向垂直,一根挨着一根,间距不超过毛长的一半。

划水时水压把缘毛压开,整条足的有效面积增大一倍以上;回收时缘毛被水流压向足轴,面积缩小,阻力随之下降。张开与合拢都不靠肌肉,是水流方向改变造成的被动变形,这也是它比肌肉驱动省力的原因。

龙虱两后足同步划水,基节已经与胸部愈合

龙虱体长 30–40 毫米,后足比中足长,基节宽大并与后胸腹板愈合,几乎不能独立转动。两后足同时向后划,身体像一枚鱼雷直线前进,划水频率每秒 1–3 次,速度可达 0.5 米/秒;冲刺时频率还会加快,转向则靠单侧减速。

愈合的基节限制了足的转向,换来的是稳定的推水方向。龙虱转弯靠左右两足划水幅度不同,急转时一侧的足几乎不划,身体便向另一侧偏。中足短,只在慢速移动与攀附水草时使用,不参与主要的推进。

仰泳蝽倒着游,后足比身体还长

仰泳蝽体长 15–17 毫米,后足长 20 毫米以上,缘毛比龙虱更长更密,两后足像两把长桨向后伸出。它腹部朝上仰游,两后足交替划水,身体因此左右轻微摆动,前进时背侧朝下,与大多数水生昆虫相反。

仰泳蝽的中足短,用来抓握水草与猎物;前足更短,不参与游泳。三对足的分工在姿态上一目了然:后足划水,中足固定,前足捕食。静止时只有中足抓着水草,身体倒悬在水面下,等待经过的猎物。

缘毛是可损耗的零件,靠蜕皮更新

缘毛是体壁的延伸,中空,基部有膜质关节。与粗糙物体摩擦后会折断,折断处不再生长,只能等下一次蜕皮换新。饲养或采集的个体,缘毛常只剩一半,划水效率随之下降,游动时明显偏向完整的一侧。

若虫的缘毛比成虫短而稀,划水能力弱,多在水草间爬行。羽化后缘毛一次长齐,长度与后足的宽度成比例;同种雌虫的缘毛往往比雄虫发达,产卵期需要更长的划水时间,也需要更稳的推进。

关键数据

游泳足的尺寸与划水参数可以现场估。把足平展在纸上量宽与毛长,再看它在水里的划水频率与前进速度,两项就够比较,不必依赖解剖镜,也不必把标本做成切片;记录时注明水温,低温下划水频率会明显下降。

  • 龙虱体长 30–40 毫米,划水频率每秒 1–3 次。
  • 龙虱游泳速度可达 0.5 米/秒。
  • 后足胫节宽 3–4 毫米,缘毛长 2–4 毫米。
  • 缘毛每侧一列,30–50 根。
  • 仰泳蝽体长 15–17 毫米,后足长 20 毫米以上。
  • 划水时有效面积可增大一倍以上。
  • 龙虱一次携气泡可潜水 10–30 分钟。

边界

缘毛折断后判据会松。只剩半列毛的个体看上去仍像游泳足,划水却明显吃力,常停在岸边不动。此时要看足的横截面是否扁平、基节是否愈合,这两项不会因磨损而改变,比数毛可靠,也比看游动姿态稳。

并非所有水生甲虫都靠缘毛游泳。牙甲科的后足也有毛,但排列稀疏,更多靠足的摆动;水黾的足不形成桨面,只在水面张开的毛上支撑体重。把水生与游泳足当成一回事,会把这几类混在一起。

参考文献

  • 彩万志, 庞雄飞, 花保祯, 等.《普通昆虫学》(第 2 版). 中国农业大学出版社, 2011.
  • Chapman R F, Simpson S J, Douglas A E. The Insects: Structure and Function (5th ed.). Cambridge University Press, 2013.
  • 中国科学院中国动物志编辑委员会.《中国动物志·昆虫纲》. 科学出版社. —— 相关类群各卷。
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文章名称:游泳足:龙虱与仰泳蝽把足缘的毛变成桨叶
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