蝴蝶翅膀結構的顯微觀察

王星凱 黃貝

摘 要：蝴蝶是城市生物多樣性的重要組成部分，是反映城市生態環境最敏感的工具之一。通過顯微觀察5種不同城市與珍稀蝴蝶品種發現，除翅膀外，蝴蝶身體其他器官的顯微結構基本相似;不同品種蝴蝶的翅膀具有縱隆脊、肋、鱗片和毛狀物等相似的結構，但其鱗片的種類、形狀、大小與排布都存在顯著的差異，推測鱗片是蝴蝶在城市中生存的影響因素之一。

關鍵詞：城市蝴蝶;珍稀蝴蝶;翅膀;顯微觀察

蝴蝶是節肢動物門、昆蟲綱、鱗翅目、錘角亞目動物的統稱。蝴蝶分布廣泛，全世界大約有17000個蝴蝶品種，大多分布在美洲，中國約有1300種[1]。蝴蝶是生態環境優劣的指示物種，是指示城市生境變化最敏感、最可信的工具，其種類的多樣性也是植物多樣性的反映[1]。蝴蝶的生命期很短，棲境要求專一性強，近年來由于過量噴施農藥，以及大量工業廢棄物的非法排放，破壞了蝴蝶賴以生存的自然生境，不利于蝴蝶的生存[1]。提高城市生態環境質量，可達到更好地保護蝴蝶資源的目的。為了讓更多的同學建立愛護蝴蝶的意識，我們首先要了解蝴蝶生活習性，身體各器官的形態及作用，在了解的基礎上保護其生活環境，最終實現對蝴蝶的保護。興趣小組在環小科技小課題、蝴蝶園的支持與幫助下，利用光學與體式顯微鏡觀察城市蝴蝶與稀有蝴蝶品種的身體器官，尤其是翅膀的形態結構，為我們更好地理解蝴蝶各器官的功能，解析稀有蝴蝶品種不能在城市中生存的可能原因奠定基礎。

一、材料與方法

1.研究材料

于婺城區城市小區或公園中捕捉城市蝴蝶品種菜粉蝶、綠豹蛺蝶和黃環鏈眼蝶，以及環城小學蝴蝶園人工飼養的珍稀蝴蝶品種玉帶鳳蝶和苧麻珍蝶，并制作標本。

2.研究方法

在光學放大顯微鏡和體式顯微鏡下，觀察不同品種蝴蝶觸角、頭（包括口器）、胸、腹、翅膀和足的微觀結構;比較分析這些器官在顯微鏡下呈現形態特征的異同。

二、研究結果與分析

1.蝴蝶翅膀結構的顯微觀察

將蝴蝶翅膀置于載玻片上，蓋上蓋玻片，轉移至光學顯微鏡（或體式顯微鏡）下進行觀察。不同品種蝴蝶的翅膀及翅脈具有相似的結構：翅膀上有多條縱隆脊和肋;在隆脊和肋的周圍被有鱗片;鱗片排列整齊，形狀規則;翅膀不同顏色部分的鱗片，在光學顯微鏡下均呈現相同的結構;翅膀邊緣有毛狀物。

5種蝴蝶及其翅膀顯微結構的不同之處在于：（1）苧麻珍蝶的鱗片形狀不同于其他4種蝴蝶：在苧麻珍蝶的翅膀上僅觀察到地面鱗片，而其他4種蝴蝶翅膀中除了地面鱗片外，還存在涵蓋鱗片，因此鱗片被布相對密集;（2）蛺蝶與眼蝶翅膀中靠近翅根的部位有較多、且不同于翅膀邊緣的毛狀物存在;（3）菜粉蝶、綠豹蛺蝶與黃環鏈眼蝶3種城市中常見的蝴蝶品種，其鱗片游離緣較粗糙，多呈3齒結構;玉帶鳳蝶的地面鱗片邊緣呈3齒結構，而涵蓋鱗片中間部分內陷，形成2齒結構;而苧麻珍蝶的鱗片呈現荷花花瓣狀橢圓形。

2.蝴蝶觸角、頭、胸、腹和足的顯微結構觀察可能

由于放大倍數較低，在顯微鏡下，不同品種蝴蝶的觸角、頭、胸、腹和足結構相似，無明顯差異（圖略）。

三、討論

蝴蝶翅膀上的特殊結構，是在自然界長期進化過程中的適應性選擇。蝴蝶翅膀上華麗的圖案，每一種紋理都歷經了上百萬年的進化選擇，是研究蝴蝶的生物學、分類學及生態學較好的材料，也為開展“仿生學”研究提供借鑒[2-5]。本研究初步發現，蝴蝶翅膀上鱗片的數量與排列組合存在較大差異，可能是不同蝴蝶品種對環境適應能力不同的原因。

參考文獻：

[1]林芳淼.快速城市化區域不同生境類型蝴蝶多樣性研究：以重慶市兩江新區為例[D].重慶大學，2012.

[2]邵昂.蝴蝶的仿生學[J].初中生輔導，2012（3）：81-83.

[3]高廣文.不要吃我！：蝴蝶與飛蛾的偽裝[J].世界科學，2007（7）：14.

[4]羅勇鋒.生物結構色仿生材料研究[J].科技創新導報，2009（35）：140.

[5].何敬敬，周正基，武四新.仿生合成具有蝴蝶翅膀結構的光陽極材料[J].中國化學會第二十七屆學術年會，2010.

[6]吳江濱.變色蝴蝶的秘密[J].物理通報，2010（9）：2.

編輯 高 瓊