昆蟲(chóng)如何取暖、降溫？

冷與熱

人類(lèi)是恒溫動(dòng)物，也被稱(chēng)為溫血?jiǎng)游铮梭w恒溫系統(tǒng)可以控制他們的體溫保持在37攝氏度不變，人體已進(jìn)化形成幾種機(jī)制來(lái)保持熱量，并在必要的時(shí)候排出體外，比如出汗、起雞皮疙瘩、顫抖等方式；其他哺乳動(dòng)物也有相應(yīng)的策略，例如：長(zhǎng)著厚密皮毛，不停地喘氣。

與恒溫動(dòng)物不同，變溫動(dòng)物通常被稱(chēng)為冷血?jiǎng)游铮渲邪ㄅ佬袆?dòng)物和兩棲動(dòng)物，他們的體溫隨著周?chē)鷾囟榷▌?dòng)，這就是為什么蛇和短吻鱷是“鐵桿日光浴者”。

昆蟲(chóng)屬于哪一類(lèi)

昆蟲(chóng)是由身體兩側(cè)對(duì)稱(chēng)多肢體構(gòu)成，身體分為幾段。從某種意義上講，昆蟲(chóng)是“終極雪花”——其形態(tài)、行為和適應(yīng)性有著驚人多樣性。因此，昆蟲(chóng)并不完全屬于溫血?jiǎng)游锘蛘呃溲獎(jiǎng)游锏姆懂牎?/p>

傳統(tǒng)上認(rèn)為昆蟲(chóng)是變溫動(dòng)物，的確如此，但并不完全這樣，有些昆蟲(chóng)比其他昆蟲(chóng)更易受外界溫度的影響。事實(shí)上昆蟲(chóng)分為恒溫和變溫動(dòng)物兩類(lèi)，變溫動(dòng)物是指體溫可以依據(jù)周?chē)h(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的昆蟲(chóng)。恒溫動(dòng)物有能力調(diào)節(jié)身體內(nèi)部溫度，尤其是某些身體部位，對(duì)某些身體部位的選擇性加熱或者冷卻稱(chēng)為（區(qū)域）異質(zhì)性，像黃蜂、蜜蜂、飛蛾、蝴蝶和甲蟲(chóng)，它們都是恒溫動(dòng)物。

飛行降溫，顫抖取暖

昆蟲(chóng)在高速飛行時(shí)揮動(dòng)手臂，需要消耗大量的熱量。為了產(chǎn)生飛行所需的所有能量，昆蟲(chóng)必須擁有快速代謝率。因此，昆蟲(chóng)降溫的一種方式就是通過(guò)飛行。飛行增加了血淋巴循環(huán)，血淋巴是昆蟲(chóng)體內(nèi)的一種液體，類(lèi)似于人體血液，它將熱量散發(fā)至全身各處，來(lái)自昆蟲(chóng)胸部的熱量，也就是翅膀所在的位置，被傳遞至腹部，腹部的熱量通過(guò)蒸發(fā)將逐漸流失。這樣，昆蟲(chóng)腹部就像一個(gè)散熱器，冷的時(shí)候可以“儲(chǔ)存”熱量，太熱的時(shí)候就像一個(gè)熱量分配器。

低溫條件下，昆蟲(chóng)飛行會(huì)消耗多余的熱量，而低溫條件下飛行所需的新陳代謝反應(yīng)不夠快，因此并不適合飛行。為了克服這一點(diǎn)，昆蟲(chóng)會(huì)進(jìn)行一些“熱身運(yùn)動(dòng)”——用力地前后拍打翅膀，該行為類(lèi)似于顫抖，目的是在不飛行時(shí)產(chǎn)生取暖的熱量。如果身體暖和準(zhǔn)備起飛時(shí)，它們會(huì)在起飛前幾分鐘將“引擎”加速。

利用“無(wú)效循環(huán)”

顫抖并不是昆蟲(chóng)唯一的取暖方式，科學(xué)家通過(guò)幾項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)蜜蜂試圖暖和身體時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)能量“無(wú)效循環(huán)”。該過(guò)程是沒(méi)有取暖效果的，它是兩個(gè)相反路徑的兩個(gè)相反步驟——糖酵解（分解葡萄糖）和糖異生（制造葡萄糖）。

果糖6-磷酸（F6P）在糖酵解過(guò)程中通過(guò)磷酸果糖激酶（PFK）轉(zhuǎn)化為果糖1、6-二磷酸（F1，6P）；在糖異生過(guò)程中，果糖1、6-二磷酸酶（FbPase）能夠轉(zhuǎn)化為兩種分子，第一個(gè)反應(yīng)使用了ATP分子，但是第二個(gè)反應(yīng)并未形成任何ATP分子。

ATP分子是細(xì)胞的“能量貨幣”，細(xì)胞通過(guò)分解ATP分子產(chǎn)生能量，擁有更多的ATP分子意味著能夠產(chǎn)生更多的熱量，細(xì)胞將必須“加班工作”，為了獲得能量，必須維持充足的ATP分子供應(yīng)。

在正常情況下，糖酵解和糖異生兩個(gè)反應(yīng)不會(huì)同時(shí)發(fā)生，細(xì)胞要么進(jìn)行糖酵解，要么進(jìn)行糖異生。然而一些蜜蜂卻有能力啟動(dòng)這個(gè)循環(huán)產(chǎn)生熱量。

幸運(yùn)的TRP通道

為了利用以上奇特的方法控制體溫，昆蟲(chóng)必須首先感知外界環(huán)境是溫暖還是寒冷，它們通過(guò)觸角上一組感受器來(lái)完成這一過(guò)程，這些感受器被稱(chēng)為“瞬時(shí)感受器電位通道（TRP通道）”。這些感受器對(duì)周?chē)鷾囟茸兓浅Ｃ舾校⑿畔鬟f給昆蟲(chóng)的神經(jīng)系統(tǒng)。（編輯/任偉）