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蝴蝶翅膀结构的显微观察

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   摘 要:蝴蝶是城市生物多样性的重要组成部分,是反映城市生态环境最敏感的工具之一。通过显微观察5种不同城市与珍稀蝴蝶品种发现,除翅膀外,蝴蝶身体其他器官的显微结构基本相似;不同品种蝴蝶的翅膀具有纵隆脊、肋、鳞片和毛状物等相似的结构,但其鳞片的种类、形状、大小与排布都存在显著的差异,推测鳞片是蝴蝶在城市中生存的影响因素之一。
   关键词:城市蝴蝶;珍稀蝴蝶;翅膀;显微观察
   蝴蝶是节肢动物门、昆虫纲、鳞翅目、锤角亚目动物的统称。蝴蝶分布广泛,全世界大约有17000个蝴蝶品种,大多分布在美洲,中国约有1300种[1]。蝴蝶是生态环境优劣的指示物种,是指示城市生境变化最敏感、最可信的工具,其种类的多样性也是植物多样性的反映[1]。蝴蝶的生命期很短,栖境要求专一性强,近年来由于过量喷施农药,以及大量工业废弃物的非法排放,破坏了蝴蝶赖以生存的自然生境,不利于蝴蝶的生存[1]。提高城市生态环境质量,可达到更好地保护蝴蝶资源的目的。为了让更多的同学建立爱护蝴蝶的意识,我们首先要了解蝴蝶生活习性,身体各器官的形态及作用,在了解的基础上保护其生活环境,最终实现对蝴蝶的保护。兴趣小组在环小科技小课题、蝴蝶园的支持与帮助下,利用光学与体式显微镜观察城市蝴蝶与稀有蝴蝶品种的身体器官,尤其是翅膀的形态结构,为我们更好地理解蝴蝶各器官的功能,解析稀有蝴蝶品种不能在城市中生存的可能原因奠定基础。
   一、材料与方法
   1.研究材料
   于婺城区城市小区或公园中捕捉城市蝴蝶品种菜粉蝶、绿豹蛱蝶和黄环链眼蝶,以及环城小学蝴蝶园人工饲养的珍稀蝴蝶品种玉带凤蝶和苎麻珍蝶,并制作标本。
   2.研究方法
   在光学放大显微镜和体式显微镜下,观察不同品种蝴蝶触角、头(包括口器)、胸、腹、翅膀和足的微观结构;比较分析这些器官在显微镜下呈现形态特征的异同。
   二、研究结果与分析
   1.蝴蝶翅膀结构的显微观察
   将蝴蝶翅膀置于载玻片上,盖上盖玻片,转移至光学显微镜(或体式显微镜)下进行观察。不同品种蝴蝶的翅膀及翅脉具有相似的结构:翅膀上有多条纵隆脊和肋;在隆脊和肋的周围被有鳞片;鳞片排列整齐,形状规则;翅膀不同颜色部分的鳞片,在光学显微镜下均呈现相同的结构;翅膀边缘有毛状物。
   5种蝴蝶及其翅膀显微结构的不同之处在于:(1)苎麻珍蝶的鳞片形状不同于其他4种蝴蝶:在苎麻珍蝶的翅膀上仅观察到地面鳞片,而其他4种蝴蝶翅膀中除了地面鳞片外,还存在涵盖鳞片,因此鳞片被布相对密集;(2)蛱蝶与眼蝶翅膀中靠近翅根的部位有较多、且不同于翅膀边缘的毛状物存在;(3)菜粉蝶、绿豹蛱蝶与黄环链眼蝶3种城市中常见的蝴蝶品种,其鳞片游离缘较粗糙,多呈3齿结构;玉带凤蝶的地面鳞片边缘呈3齿结构,而涵盖鳞片中间部分内陷,形成2齿结构;而苎麻珍蝶的鳞片呈现荷花花瓣状椭圆形。
   2.蝴蝶触角、头、胸、腹和足的显微结构观察可能
   由于放大倍数较低,在显微镜下,不同品种蝴蝶的触角、头、胸、腹和足结构相似,无明显差异(图略)。
   三、讨论
   蝴蝶翅膀上的特殊结构,是在自然界长期进化过程中的适应性选择。蝴蝶翅膀上华丽的图案,每一种纹理都历经了上百万年的进化选择,是研究蝴蝶的生物学、分类学及生态学较好的材料,也为开展“仿生学”研究提供借鉴[2-5]。本研究初步发现,蝴蝶翅膀上鳞片的数量与排列组合存在较大差异,可能是不同蝴蝶品种对环境适应能力不同的原因。
   参考文献:
   [1]林芳淼.快速城市化区域不同生境类型蝴蝶多样性研究:以重庆市两江新区为例[D].重庆大学,2012.
   [2]邵昂.蝴蝶的仿生学[J].初中生辅导,2012(3):81-83.
   [3]高广文.不要吃我!:蝴蝶与飞蛾的伪装[J].世界科学,2007(7):14.
   [4]罗勇锋.生物结构色仿生材料研究[J].科技创新导报,2009(35):140.
   [5].何敬敬,周正基,武四新.仿生合成具有蝴蝶翅膀結构的光阳极材料[J].中国化学会第二十七届学术年会,2010.
   [6]吴江滨.变色蝴蝶的秘密[J].物理通报,2010(9):2.
  编辑 高 琼
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