尖突水龜蟲雄性前足的結構

王曉玲

(白城師范學院，白城，137000)

水龜蟲隸屬于昆蟲綱(Insecta)、鞘翅目(Coleoptera)、多食亞目(Polyphaga)、水龜蟲科(Hydrophilidae)，原稱牙甲，后稱水龜蟲，約2 000 種，分布世界各地，尤其是溫帶的淡水池塘。中國記載約80種，其中大型種有尖突水龜蟲(Hydrophilus acuminatus Motschulsky)，又名尖突巨牙甲，生活于湖泊、池塘、魚塘以及有水草的潺湲小溪和水溝中，分布極廣，從東北至海南、從江蘇至西藏均有記錄，日本、朝鮮、緬甸亦有分布。水龜蟲營養價值很高，蛋白質質量分數為51.60%(干質量)，脂肪質量分數17.96%(干質量)，灰分為3.10%(干質量)，富含礦物質和微量元素。水龜蟲以其獨特的營養滋補作用，一定的藥理醫療價值，成為21 世紀的綠色食品之一。目前水龜蟲來源完全依靠捕捉野生資源，但由于近年來的水域環境污染和人為濫捕，野生資源也日漸減少，水龜蟲人工養殖與開發是唯一的出路［1］。水龜蟲具有特殊構造的器官系統［2］，能夠自如地在水中游泳、取食、繁殖、空中飛行、地面爬行、地下挖洞。水龜蟲雄性個體的前足就是滿足于水中繁殖等活動所產生的不同于其他水生生物的特殊結構。筆者以尖突水龜蟲為材料，對雄性前足進行觀察研究，為水龜蟲進一步研究開發和人工科學養殖提供參考。

1 材料與方法

材料來源:尖突水龜蟲采自于吉林鎮賚嫩江水域，雄蟲30 只。

中性甲醛(混合)固定液的制備:甲醛(濃)120 mL，蒸餾水880 mL，磷酸二氫鈉4 g，磷酸氫二鈉13 g。

材料處理:取20 mL 固定液放入燒瓶中，將摘取的雄性的第1 對足浸入其中，24 h 后用于宏觀觀察及電鏡掃描觀察。

2 觀察結果

尖突水龜蟲體長35 ～40 mm，與龍虱生活在同一水域，體呈流線型、背面拱起，但體背比龍虱更凸出一些，體色近乎黑色。雌、雄成蟲3 對足中第2、3對足，可視形態上未見區別，而第1 對足雌、雄可視形態差異很大。雄性個體前足為抱握足，其基節、轉節、腿節、脛節深黑褐色，跗節黑褐色。基節與體壁構成關節，其表面較光滑;轉節很小;腿節粗大、肌肉發達，表面較光滑，電鏡掃描也未見凹陷與突起，無可視剛毛，但電鏡掃描可見內緣有短而粗的剛毛，外緣有細而長的剛毛，且濃密(圖1);脛節較之細，無可視剛毛，但見后緣有長刺，電鏡掃描表面無凹陷與突起，也可見內緣有短而粗的剛毛，外緣有細而長的剛毛，且濃密(圖1);跗節5 節(圖2)，較雌性差異大，雄性個體前4 節由1 到4 節漸變寬，但不顯著，第5 跗節較其顯著寬大，呈頂角鈍圓的三角形，底邊位于足的縱軸上，整個跗節略呈凹陷狀，其凹面向內，很像挖耳勺。電鏡掃描顯示在1 到4 節位于內表面中部有一溝狀結構，其內生有細剛毛，剛毛斜向足端生長;在膨大的第5 跗節內側面上位于縱軸有一明顯的溝狀結構，其內生有剛毛，溝狀結構向足端由寬逐漸變窄，剛毛由細長逐漸變粗短，分布由密集逐漸稀疏，而在三角形片狀結構近前跗節的腰上有33 個牛角樣的剛毛，且每一根剛毛各自生長在一個剛毛窩中，剛毛尖彎向外側，由上至下由疏到密，在這列剛毛的外側有一溝狀結構，而呈三角形的第5跗節另一邊內側隱約可見有極稀疏的剛毛分布。前跗節為一對爪，外爪大，不足片狀，端部尖，內側爪小，在兩者之間有一墊，墊上生有呈簇的細長剛毛。各節上的剛毛表面均較光滑。著生在內緣的剛毛梳齒狀，著生在外緣的剛毛鞭狀。

圖1 水龜蟲前足腿節、脛節左側掃描圖

圖2 水龜蟲前足第4、5 跗節左側掃描圖

3 結論與討論

3.1 前足及特化的結構有利于游泳與抱握

水龜蟲雄性個體的前足具有非常重要的生物學意義，不但是識別雌、雄的顯著標志，更重要的是具有特殊功能。前足各節側扁狀;且腿節、脛節內外緣生有剛毛;前4 個跗節逐漸變寬，第5 跗節顯著寬大如槳，這些結構都有利于水龜蟲游泳生活，更重要的是第5 跗節呈向內側凹陷的結構，其內形成負壓，具有一定的附著力，能夠牢牢地抱握住雌性，從而達到交配的目的。

3.2 前足可謂“抱握攀援足”

抱握足是昆蟲足的類型之一，一般是雄性前足前3 個跗節特別膨大形成的，其上具有吸盤結構。典型的如龍虱雄蟲的前足，但水龜蟲的抱握足主要是由第5 跗節膨大形成的，向內側凹陷的結構似一個大的吸盤，其功能與龍虱的抱握足類似。而昆蟲足的另一類型攀援足，脛節端部具1 指狀突，與跗節及呈彎爪狀的前跗節構成一個鉗狀構造。典型的如虱類的足。筆者觀察研究的水龜蟲雄性個體的前足也很像虱類的足，只不過膨大的脛節端部不具有指狀突，脛節端部距彎爪狀的前跗節較典型的攀援足遠，鉗狀結構不那么發達、典型而已，但筆者認為水龜蟲的前足也有攀援的作用，可以把握水草莖葉進行攀爬，取食。這與其食性也是相適應的。水龜蟲雄性個體的前足即有抱握足的特征、功能，也有的攀援足的特點、作用，由此水龜蟲的前足稱為“抱握攀援足”更貼切些。

3.3 水龜蟲為某些昆蟲進化的中間過渡類型(水生——陸生)

水龜蟲的前足兼有抱握足、攀緣足二者的特征與功能，可謂是二者的中間過渡類型，可以說水龜蟲科的昆蟲是水生(龍虱)與陸生(虱類)昆蟲中間過渡類型，也說明了鞘翅目與虱目存在一定的親緣關系。龍虱、水龜蟲、虱類的生活習性也充分說明了這一點，成體水龜蟲在陸地活動的時間長于龍虱，因此龍虱在當地俗稱水蟞，水龜蟲稱為旱蟞，說明水龜蟲較龍虱適應陸地生活。虱類不但完全登陸了，而且特化成為外寄生生活的種類，其前足特化成攀援足，翅消失，體壁柔軟等一系列特征與外寄生生活相適應。彩萬志等［3］的《普通昆蟲學》中六足總綱高級階元的系統發育圖清晰表明脈翅總目(含鞘翅目)與半翅總目(含虱目)合成的一支再與直翅總目同屬于新翅次綱，表明它們三者有共同祖先且親緣關系較近，為筆者的觀點提供了又一有利的佐證。

［1］ 王曉玲.尖突水龜蟲形態結構的觀察［J］.東北林業大學學報，2011，39(11):141－142.

［2］ 虞慶慶，王衛英，楊志賢，等.東方龍虱鞘翅微結構及力學性能研究［J］.自然科學進展，2006，16(3):365－369.

［3］ 彩萬志，龐雄飛，花保禎，等.普通昆蟲學［M］.北京:中國農業大學出版社，2001:282.