人们在冬季到来之前就准备好了御寒的衣物,家禽也要换上厚厚的羽毛,田鼠要贮备过冬的食物,小小的昆虫也不例外,冬季到来之前,它们也做了多方面的准备工作。
昆虫过冬前的准备工作,是在秋末气候开始变冷、大气温度平均下降到8℃~10℃之间开始的,而整个过程也是循序渐进的、有条不紊的。
首先,是积累营养物质。昆虫在将要进入过冬之前就忙于大量取食,使身体内的脂肪含量逐渐增多,到了停止取食时,身体内的脂肪含量就达到了最高水平。与此同时,身体的其他组织内也在不断的进行着蛋白质和碳水化合物的贮存。这些物质的积累可补偿过冬阶段新陈代谢过程中所消耗的物质。
其次,是降低体内的水分。正常生活条件下,昆虫体内的含水量很高,一般约为体重的70%~80%,也就是说昆虫整个身体重量的大部分都是水。昆虫体内的水,一般分为两种:一种叫游离水,另一种叫结合水。游离水是昆虫从食物中和大气中直接取得的,这种水一般都还没有直接参加身体内部一系列生物化学变化过程。游离水和一般的水相同,比较容易结冰。游离水多了,当温度下降到摄氏零度以下时,昆虫身体就容易冻结而导致死亡。结合水就完全不同了,它不但在昆虫体内参予了一系列的生物化学变化,而水分本身的物理性质已经改变,因而结合水在摄氏零下十几度至零下三十几度还不结冰,这就提高了昆虫的抗寒能力。
昆虫体内的游离水是在什么时间、是怎样排出的呢?一般地说昆虫体内游离水的排出是分两个时期进行的。
第一期排水是在昆虫停止取食刚要转入过冬状态以前,就从消化道里排出所有食物残渣,随之部分游离水被排出体外,另外由于昆虫停止取食,不再从外界引进水分,但此时昆虫体内的代谢作用还很旺盛,也就借助呼吸时的蒸发作用又排出一部分水分;再者由于气候、光照等外界环境的改变,也促使昆虫体内进行着一系列的生物化学变化,在这种变化过程中,部分游离水变转变成了结合水。以上这些过程失去水分的总量一般占总失水量的20%~25%。
第二个失水时期发生在温度下降到8℃~9℃时。这时,昆虫一般都进入过冬的隐蔽场所,但由于还没有进入真正的过冬状态,还要进行短时间的所谓的过冬锻炼。在这段时间内,又失去了1%~4%的水分。
昆虫在过冬前的准备过程中,除了贮存营养物质和降低体内游离水的含量外,还有一次改变趋性的过程。昆虫属于变温动物,它们的体温是跟随气温的变化而改变着,因此,天热了就向阴凉的地方躲,天冷就要向较暖和的地方跑。这种向暖和地方去的现象,叫作趋温性。
趋温性是昆虫度过严冬的一种重要本能。例如专门取食蚜虫的异色瓢虫,天气变冷时,它们就争先恐后地飞到避同的墙缝、草堆以及仓库等较暖和的地方度过冬天。在土壤中生活并度过冬天的金电子幼虫(蛴螬)和叩头虫的幼虫(金针虫),天气变冷时,它们便向着土壤深处钻,这是因为10厘米以下深处的土壤温度要比大气温度高7℃以上,20厘米的深处要高10℃多。当土壤深度到达60~90厘米时,温度昼夜不变;深度达到12米时,一年四季中的温度,保持着不冷不热的状态。虽然大部分昆虫不会钻到那么深,但钻入到10~15厘米深下还是较为常见的。如果大气温度低于-10℃或更低时,昆虫过冬处的土温却只有0℃或稍低点,由于土壤温度较高,当然就不容易被冻死了。
也有些种类的昆虫要钻到树皮下、树干内,或田野、林间的枯枝落叶堆中过冬,这也是一种趋温性的表现。一般说树皮或较深树皮缝中的温度,要比大气温度高2℃~5℃;在树干2厘米深的地方,温度比外面高出5℃~6℃
。即使在同一棵大树皮或缝中潜伏过冬的昆虫,向阳的一面也明显地比向阴的一面多得多,因为向阳一面的日平均温要比向阴的一面高7℃~8℃。
人们也许会想到,如果冬季连降大雪,把在大地上过冬的昆虫深埋了起来,它们都该被冻死了吧。其实厚厚的“雪被”盖满大地,保护了地面热气蒸发,反而使表土及较深土层免受寒风的侵袭及低温冰冻。据测量记载,在雪的覆盖下,一般土表温度可保持0℃或稍低一些。如果雪深达4~5厘米,对土壤保温起着重要作用,这就为在土表或土壤中过冬的昆虫,提供了一床既轻松又暖和的“鸭绒被”。
趋湿性也是昆虫一种谋求生存的本能
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