描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787505739963
2. 《虫虫星球》文笔满怀幽默、浓浓深情，来审视世界上的这些小小的六腿动物，揭秘昆虫的奥秘。插图版详实描绘昆虫的世界。
3. 采用内外双封面，高级环保封面纸；内文白云双胶，环保清香！
4. 版式疏朗，图文并茂，字体优美，设计唯美。
5. 大量媒体、专业杂志和科学家推荐
《虫虫星球》介绍了昆虫的演变历史——它们是怎样从过去卑微的节肢动物演变成今天我们所熟悉（害怕或讨厌）的虫子的。斯科特.理查德.肖还探究了小身体、翅膀、从蛹变为昆虫和寄生习性这些创新性的演变怎样使昆虫分布范围越来越广、占据的生态位越来越狭窄、在全球灾难中生存下来并逐步统治全球。 这本书讲述了一些虫子的滑稽奇特的故事，从石蛾搭建轻便的小房子或编织顺滑的水网来拦截漂浮的碎片，到寄生的黄蜂幼虫通过在臀部储存废弃物来延缓排便。通过这些故事，作者向我们揭示了地球上地理、植物和动物的变化是怎样促成昆虫的成功的，也告诉我们昆虫是怎样反过来塑造地球生态系统和扩大生物多样性的。作者通过到生物物种丰富的热带雨林探险来了解当前昆虫灭绝的危机。作者认为，这些小虫子对地球的健康和人类生存是至关重要的。
光阴飞似箭，果蝇爱香蕉。格罗克.马克思（Groucho Marx）
十月的一个午后，我正沿着一条铁轨漫步于哥斯达黎加生物保护区的圣拉蒙热带雨林，思考着时间的本质，还期待着能拥有一架时光机器去旅行。由于地球上的热带雨林不具有明显的季节性，因此，你无法通过观察周围的苔藓植物来判断你所处的年份、月份或日期，它们似乎能发出一道古老而永恒的光环，使我们感觉穿越了时光隧道来到了数万年、数百万年甚至数亿年前。植物和真菌腐烂的气味弥漫在整个潮湿的空气中，可以毫不夸张地说，虫虫们已经爬满了整个森林。众多的小苍蝇和虫虫们，在我脚边的林地上享受着掉落下来的水果大餐。这些都让我回想起格罗克《容易事》里的一句经典妙语：“果蝇爱香蕉。”伴随着雨林中青蛙、螽斯、蟋蟀和蝉的大合唱声，我的靴子扑哧扑哧地蹚过了泥泞的小路。圣拉蒙雨林中的雨一如既往地下了一整天，小路上变得泥泞不堪，到处都是水。小径旁的朽木上长出一朵朵野生蘑菇，银白色的水珠轻轻地滚落到菌盖的边缘，短暂闪烁了一会儿便滴落到了地上。到处都是各种水声，它们在河中布满青苔的岩石上汩汩流淌，在无名的溪流里喋喋不休。薄雾依然笼罩着森林，翠绿的植物形成的斑驳绿影在雨滴的映衬下闪闪发光。圣拉蒙森林中遍布苔藓、地衣和蕨类植物，它们像海绵般吸收着丰沛的雨水，之后逐渐缓慢地将水分释放出去。在树冠层顶部，凤梨科植物通过它们下凹的叶片基部收集雨水，为大量树蛙、蝾螈和各种水生昆虫提供赖以生存的微型水池。雨林中到处都在滴水。一直在泥泞湿滑的小径上行走，每一步都小心翼翼，也许我应该少做点白日梦。圣拉蒙热带雨林中生存着成千上万种昆虫，其中许多种类还有待发现。雨林中还生活着许多毒蛇，有些是致命的，我和印第安纳•琼斯（Indiana Jones）一样很讨厌蛇。尽管如此，我还是十分愉快，因为雨林中到处可以发现迷人的植物和昆虫。然后，在过了一个拐弯走下汩汩溪流边的一段缓坡后，我意外地发现了一小株野牡丹。在距地面4英尺（1.2米）高的一片野牡丹叶片上，我发现了我的时光机器。它大约3英寸（7.6厘米）长，深红褐色，长有一对长而弯曲的触角，被雨后的露珠装点得格外漂亮。它趴在叶片上纹丝不动，非常安全，被六条多节的腿支撑着，稳若泰山。我的时光机器其实是一只天牛。随着圣拉蒙森林的雨越下越大，大量水珠从这只天牛身上流淌下来。它坚硬的外骨骼盔甲可以防止雨水渗入。甲虫的身体构造与我们人类完全不同，它们具有坚硬的外骨骼而不是我们这样的内骨骼。这样的外骨骼和多分节的足，让我们遥想起5.41亿年前的寒武纪浅海。那时空气中的氧含量比现在要高，动物新陈代谢能力加快，海洋捕食者也变得更加凶猛和险恶。相应的，所有现生节肢动物（包括昆虫及其近亲）的共同祖先演化出了外骨骼，以此抵御环境和捕食者的伤害，并附着肌肉以提高它们的机动性。它们还演化出了多分节的足，这对防御捕食者尤为有效，同时还可以用来采集食物、交配和传粉。这两个特征从此流行起来，一直保持至今。虽然这只天牛在叶片上一动不动，但是通过仔细观察，我发现它的腹部在轻微地起伏伸缩。因为这只天牛正在呼吸。在它身体两侧有一些微小的孔洞（气门）可以让空气分子进入身体。如果我们可以把身体缩小到只有几微米，我们就可以跟随着氧气分子一起旅行，通过天牛的气门进入一连串的大管子（气管），后进入分支到各个方向的一连串小管子（微气管），这些小管子后来变得越来越细小并一直延伸到昆虫身体的每一个细胞。甲虫能呼吸空气这一事实告诉我们，节肢动物的祖先在4.44亿年前的志留纪时期就首次登陆成功，并演化出了一套可以呼吸空气的气管呼吸系统，这一系统被所有的昆虫沿用至现在。沿用这一气管呼吸系统的，还包括那些生活在淡水中用鳃呼吸的种类。这一创新性的呼吸器官，确保了志留纪的节肢动物可以离开海洋以躲避海洋中的捕食者，它们还可以在海岸线上搜寻食物，并使用那些未被占据的海滩作为其交配和产卵的安全场所。在晚志留纪发展起来的陆地微型植物群落中，这一特征还使得节肢动物成为个繁盛并多样化的动物类群。我更为仔细地观察了这只天牛。它的身体可以分为三部分：前端是头，一对像角一样的触须向两侧伸出，一双小小的复眼凝视着我；中间是胸部，上面附着了足；后面是一个多节的腹部。以上这些特征就可以用来定义一只昆虫了。它们在4.19亿年前的晚志留纪或早泥盆纪时就已经演化出来了。那时陆地上的植物群落变得更加高大和多样，批昆虫就在这些遍布苔藓的树下土地上演化出来了。用六足支撑这一行之有效的手段，使它们能在这个星球上站立、行走和奔跑，也使得它们成为一类十分成功的食腐动物。到3.6亿年前的晚泥盆纪时期，跳虫（弹尾虫）、石蛃、衣鱼在腐烂植物聚集区已十分繁盛。这些食腐昆虫的取食习惯产生了许多有机土壤，使得地球上的森林进一步演化并从海岸线向内陆扩张。微型昆虫就这么一步步地跟随着植物群的扩张而向内陆进发。在这只天牛的后背上有一条细缝，这便是翅膀交汇的地方，所有飞行昆虫的共同祖先是在3.54亿年前的石炭纪时期出现的。在昆虫翅膀出现之前不存在其他任何会飞的动物，没有鸟、蝙蝠、翼龙或是飞鼠，因此，昆虫们在其他生物演化出飞翔能力之前独霸了天空1.5亿年。可以说，飞行这项技能是促使昆虫能够在地球上爆炸性扩散的一个极为重要的原因。拥有翅膀不仅使昆虫们可以不断扩张新的栖息地，还在它们求偶、交配、觅食、躲避敌害和体温调节等方面发挥了重要作用。到了石炭纪晚期，高大的树木已经遍及各个大陆。这是一个遍布奇特飞虫的乐园：条带状、斑点状和网状翅膀的古网翅类（Paleodicytoperas），格里芬蜓（griffenflies）和原蜻蜓类（protodonatans），原始蜉蝣类和各种各样的蜚蠊在树梢振翅飞翔。开始准备飞行了。于是，天牛将它坚硬、鞘状的前翅向前伸展并打开了它那膜状的后翅。这一类型的翅膀出现于约2.6亿年前的二叠纪时期，而这正是甲虫重要的创新之举。甲虫仅仅依靠后翅为飞行提供动力，而盔甲般的前翅主要是为纤弱的后翅在不使用时提供保护。同时，这对坚硬的前翅也可以为其整个身体提供保护，并使得它们具有流线型的体型便于爬入各种裂缝、树皮、落叶层和木屑中。虽然只能笨拙地飞行，但展开的后翅能帮助甲虫广泛搜寻配偶和食物，并寻找新的栖息地。一些古老的二叠纪甲虫演化出了十分有效的取食习惯，这个习惯一直被钻木甲虫沿用至今。它们的幼虫钻入长有真菌的枯木中心取食并分解植物组织，这一习性确保它们可以躲避二叠纪至中生代（三叠纪到白垩纪）恐龙时期那些日益增多的娴熟的温血捕食者。在2.52亿年前的二叠纪末期，古大陆间相互碰撞形成了盘古超级大陆，海岸线和海洋栖息地被严重破坏瓦解。这或许就导致了迄今为止的一次生物大灭绝事件。大陆栖息地变得越来越炎热干燥，但这却激发了甲虫们的大繁盛。在晚二叠纪时仅仅发现了5个科的原始甲虫类，但到晚三叠纪（大约2.2亿年前）却出现了至少20个科的250种甲虫。在接下来的侏罗纪时期，尽管与饥肠辘辘的恐龙相伴，但甲虫的数量却持续飞涨。到中生代中期已发现至少35个科的600种甲虫。回到圣拉蒙的小径上，这只天牛再次打开翅膀嗡嗡地飞向附近的一朵小黄花。过了一会儿，它开始慢慢咀嚼起来，慵懒地沉迷于高蛋白的花粉大餐中。在当今世界里，昆虫取食花朵是如此平常，以至于我们忘了从地质历史角度上看这是如此的非比寻常。二叠纪的原始甲虫不可能访问花朵，因为那时花朵还不存在，至少在我们理解意义上的花还不存在。现今占领陆地的显花植物，即植物学家所称的被子植物，直到1.26亿年前的早白垩纪才演化出现。也许就是在那时的某刻，或许正是在一只暴龙或三角龙的身影下，一只古老的甲虫次访问了一朵花，它发现花粉原来如此美味可口。晚白垩纪后，伴随着显花植物早期的多样化发展，甲虫种类的丰度又一次暴增，尤其是在许多繁盛至今的植食性甲虫类群中：叶甲类、象鼻虫类、金龟子类、叩头虫类、吉丁虫类和天牛类，天牛科正是我们时光机器所属的类群。大约6600万年前，当一些白垩纪的甲虫正忙着取食古老木兰花中的花粉时，空中的一阵巨响吸引了一头正在附近漫游的暴龙的目光，它目睹了一颗巨大的小行星猛烈向地球袭来。这场灾难导致了恐龙时代的终结，也标志着白垩纪时代的结束。全球寒冬持续了一段时间，不仅杀死了巨大的恐龙，还可能造成许多小型海生动物的灭亡。然而，深埋于腐烂树干中或其他地方的昆虫幼虫却存活了下来，完成了变态过程，勇敢地迈入了没有大型恐龙的新世界。在接下来的数百万年里，这些幸存者中的部分成员生存、演化并繁衍成为如今地球上种类为丰富的动物类群。这时，我们的天牛飞入了原始森林中的斑驳绿影中，或许是在寻找同类，而这么做也是为了繁衍后代，把它的生命信息传递下去。它温和的嗡嗡声已经淹没在水滴和雨水声中了。这会儿天牛飞走了，但许多其他虫子还在。我们现在只能估计它们的数量。史密森学会的昆虫学家特里•欧文（Terry Erwin）指出，在现今的热带雨林中有数百万甚至数千万种的甲虫，而它们中的大部分还未被命名。这还仅仅是昆虫纲的一个大目。昆虫的其他种类是超级多样的，比如蛾子、蝴蝶、苍蝇、胡蜂和蝽等。这一超级多样性是新生代丰富的历史遗产。在过去的6600万年中，昆虫随着显花植物的繁盛而持续多样化，而我们的热带雨林也成为迄今为止生物种类和生态系统为复杂和多样化的地方。为什么会出现如此多种类的昆虫呢？为什么它们能称霸陆地生态系统呢？科学研究为我们开启了打开自然奥秘的大门，地球历史上数亿年前昆虫崛起的故事，已然可以被我们知晓。这些信息都写在了岩石、森林和昆虫自身之中，只等着渴求真知的人们来探究和发现。
肖对生命非同寻常的视角十分幽默另类：他问道为何我们会给爱人送花而不是送蝽呢？明明许多蝽都五彩缤纷且气味芳香。总的来说，读者会对昆虫多样性产生深刻的理解并对它们的演化范围产生一个新的考量。——《新科学家》New Scientist
不但雄辩且知识极其渊博，肖恐怕还是一个好的读者以及一个擅长描绘史前大陆的故事高手，那里满是奇妙的虫子和野兽。他迷人幽默的文字让我惊讶于拥有两英尺长翅膀的巨型似蜻蜓怪兽，并在看到诸如“拥有肛门滞留作用的神秘类群”这样恰如其名的章节时放声大笑。——《泰晤士高等教育》Times Higher Education
这一工作的视野是无边无际的… 一幅有关昆虫演化慷慨激昂的画卷以及虫虫们对地球上所有生命所产生的可怕影响——《开架新书指南》Shelf Awareness for Readers
一章章随着时间的推进，肖生动地记录着让昆虫如此成功的那些演化创新事件……通过从野外研究和化石记录中获得信息，《虫虫星球》带我们目睹了塑造世界生态系统的这些生物是如何崛起和繁荣发展的。——《科学新闻》Science News
让我大吃一惊的是，虽然地球表面的地理信息已经进行了很彻底的探索，每一个小山顶、水域支流和海底山都被命名并标注在了地图上，然而，地球的生命世界却仍然不为人所知。迄今为止，仅仅发现并命名了10%的昆虫和其他无脊椎动物种类。 爱德华.威尔森（Edward O. Wilson），《高边疆》（The High Frontier）。
万物皆有头有尾，万事皆有始有终；那些能正确理解先来后到的人才能更接近道 巴里.胡加特（Barry Hughart），《鹊桥》（Bridges of Birds）
地球是一个满是虫虫的星球，迄今为止已发现约一百万种不同的昆虫。按英文字母顺序排列，可以看出它们是如此多样化：蚂蚁（ants）、鸟翼凤蝶（birdwing butterflies）、蟑螂（cockroaches）、蜣螂（dung beetles）、蠼螋（earwigs）、苍蝇（flies）、蚱蜢（grasshoppers）、头虱（head lice）、尺蠖（inchworms）、六月金龟（June beetles）、螽斯（katydids）、瓢虫（ladybugs）、螳螂（mantises）、网蚊（netwinged midges）、蝶角蛉（owlflies）、鸣蝉（periodical cicadas）、白蚁（queen termites）、榈蝽（royal palm bugs）、叶蜂（sawflies）、蓟马（thrips）、后翅蛾（underwing moths）、天鹅绒跳蝽（velvety shore bugs）、足丝蚁（webspinners）、长节叶蜂（xyelid sawflies）、高斯通蜂（ypsistocerine wasps）和缺翅虫（zorapterans）等等。但这些仅仅是冰山一角，大部分的昆虫种类还未被命名，科学家们预计生活于热带雨林中的昆虫种数可能有数千万个。无论你是喜欢还是憎恶它们，它们的多样化和大繁盛都是令人印象深刻的。昆虫的发展是如此成功，因此可以毫不夸张地说它们实际上统治了我们的地球。在我们的自我意识里，以为我们可以凭借城市、科学技术和人类文明来统治整个地球，但似乎我们并没有让地球变得更美好，反而在破坏它，我们就像一群过度繁殖的害虫在地球上胡作非为。如果人类突然灭绝，那么对绝大多数物种而言，它们的生存环境反而会显著改善，但仅有少数例外，比如寄居人类身上的体虱和毛虱。另一方面，如果所有的昆虫都灭绝了，用哈佛大学著名昆虫学家爱德华.威尔森（Edward O.Wilson）的话来说，“陆地生态系统将会陷入一片混乱之中”。人类文明仅仅发展了几千年，而昆虫却伴随着陆地生态系统一同演化了4亿多年。它们是重要的食腐动物、营养回收者和土壤制造者，取食和利用各类有机质。这些六足腐食者分解死亡的植物、动物和它们的粪便，大大增加了这些物质的生物降解率。昆虫作为捕食者和寄生者，是取食和减少其他植食性和食腐性昆虫的关键性生物。它们也是自身的敌人，因为许多种昆虫的数量是受到其他种类昆虫的取食行为控制的。在过去的1.2亿年间，昆虫与现代生态系统中占据统治地位的被子植物协同演化。对大部分显花植物来说，昆虫们是重要的花粉和种子传播者，如果所有与植物相关的昆虫都消失了，那么这些显花植物群落将会大大减少。我们一般认为取食植物的昆虫多是害虫，但我想指出的是在庞大的昆虫种类中，只有极小的一部分（不到1%）才是真正的害虫。事实上，基于以下两个原因，大部分植食性昆虫应该是有益的：首先通过向植物施压，它们阻止了某种植物的过度繁殖。如果这种植物是农作物的话似乎结果不太好，但是在自然环境中，比如热带森林或山地草场中，昆虫的植食性具有很理想的效果。它可以防止某一类植物过度生长泛滥，使更多的物种可以在更小的生存环境中共存。植食性昆虫在植物群落多样性演化中具有很大的推动作用，热带栖息地植物的多样性也多依赖于昆虫的多样性。再者，也很重要的是，植食性昆虫对其他野生动物来说也是可以食用的。对于大部分脊椎动物包括鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和大多数哺乳类（其中包括灵长类甚至人类）来说，许多昆虫是食物营养的基础来源。很少有生物必须依赖人类才得以生存下去，但是，大部分植物和陆生动物却部分或完全依赖昆虫而生存。无论昆虫是否已经统治了地球，它们显然已经泛滥成灾了。从热带雨林到沙漠，从小草场到大草原，从海岸线到高山苔原和安第斯高山稀疏草地，它们几乎遍布每一个陆地栖息地中。水生昆虫不仅栖息于山谷溪流、河流、瀑布、渗流、湖泊、水塘、沼泽和盐沼地，甚至还占据了泥潭、污水塘、岩石坑、树洞、猪笼草的叶片和距地面100多英尺（几十米）的凤梨科植物叶片的基部。半水生昆虫掌握了控制水体表面张力的技能，可以在水塘和湖泊表面滑行；而海生水黾类昆虫海黾（Halobates）可以在数百公里的海水表面滑行。数以百万计的非洲飞蝗飞越了整个大西洋，在加勒比群岛登陆。昆虫大家族中的蚂蚁和白蚁是亚马孙盆地中土壤的重要搬运者，在这里，它们的生物量已经超出了脊椎动物的生物总量。但昆虫的繁盛并不仅仅局限于热带地区。即使是在北极圈附近，螯蝇和蠓的总重量也超过了哺乳动物。昆虫和它们的近亲进一步演化并适应了地球上的一些环境。石蝇已在海拔5600米的喜马拉雅山上被发现，而一些地下生活的甲虫、蟋蟀和蟑螂种类则完全适应了地下深穴的生活。一些水生甲虫可以通过制作空气泡长期在水下呼吸。咸水蝇、水蝇、扁蝇和海虻发展出对高盐度海水的适应性，使得它们能够生活于海岸线一带的盐沼和盐滩环境中。弹尾虫的血液中具有一种类似防冻剂的物质，这一物质同样也存在于生活在南极岛屿的大多数生物体内。在全球高海拔地区，蛩蠊类、弹尾虫类（跳虫）、雪蝎蛉类和一些不会飞的大蚊类在冰川雪域的冰冻表面十分活跃。现生摇蚊幼虫在俄罗斯贝加尔湖被发现，它们在那儿进化出近似血红蛋白的血色素，因而可以适应低氧环境。水生划蝽的适应性也是值得关注的：其中一些种类生活在低于海平面的加利福尼亚死亡谷咸水中，而其他的则生活在高海拔的喜马拉雅山脉；一些可以在冰水中游泳，而另一些则繁盛于温度高达35℃的温泉中。黄石温泉碱蝇生活在高达50℃的温泉边缘；而其他飞行昆虫的幼虫可以在低至零下30℃的北极圈附近生存。为引人注意的则是一种南非摇蚊，范德足摇蚊（Polypedilum vanderplanki），它们通过保持隐生状态适应了干燥的环境，它们的幼虫会保持脱水状态来忍受这样的环境。据报道，这些脱水幼虫即便浸没在开水和液态氦中，也不会死亡。然而，大多数昆虫是无法忍受如此环境的。事实上许多淡水昆虫对水温和氧含量的适应范围是比较窄的，因而它们完全可以作为优良水质的生物指示者；另一方面，数十万的热带植食性昆虫演化出的一些生理机能，使它们可以取食和消化分解那些对哺乳动物和其他动物来说具有高毒性的植物。许多热带毛毛虫能够取食含有数百种致命化合物的有毒植物，其他一些昆虫还可以忍受重金属物质，甚至是一些专门设计用来杀死它们的剧毒化学物质。据报道，由于有数百种昆虫进化出了抵抗农业杀虫剂的能力，因而在过去的一个世纪里尽管我们一直努力消灭某一特定害虫，但我们迄今为止却没有彻底消除其中任何一种。十分讽刺的是，我们似乎不能消除任何一种我们真正想消灭的昆虫，比如疟蚊、体虱、鼠蚤或家蝇，而现在数百万的非目标性热带昆虫种类，正由于我们破坏它们栖息地的行为而面临着灭绝的危机。也许说到现今有一百多万种昆虫的事情听起来很不错，但由于我们从未拥有过一百万种的任何东西，因此，我们也不太能理解这么大数字的含义。然而昆虫的多样种类真正引人注目的并不是这个天文数字，而是我们谈论的这个独一无二的昆虫本身。要想真正明白那是如何的不同寻常，我们必须透彻理解这究竟对于一个物种来说意味着什么。
“人们如何称呼一种生物——那就会成为它的名字”
在生物学中，种是定义所有生物的基础分类单元。由于现在地球上有数百万种不同的生物，所以你或许不会惊讶，即便是生物学家要为物种提出一个定义也曾是十分头疼的事情。能够很好定义蝴蝶和甲虫种类的方法或许不能很好地去定义植物、真菌、原生动物和细菌的种类。定义物种比较流行的几种方法有生物种概念、进化种概念、生态种概念和形态种概念。生物种概念将一个能够杂交并产生可育后代，并与其他种群存在生殖隔离的生物群落定义为一个物种。换句话说，生物种是由一群可以相互交配但不能随便与其他物种杂交的个体组成的。这里可以举一个熟悉的例子，君主斑蝶（Danaus Plexippus）是一个著名的并被广泛识别的昆虫物种。副王蛱蝶（Limenitis archippus）则是君主斑蝶有名的模仿者，在翅膀的颜色和表面纹饰方面它们十分相似，但二者却是完全不同的两个物种。如果你是一个十分耐心且观察细致的博物学者，你就会发现雄性君主斑蝶只会与雌性君主斑蝶求偶并交配，而雄性副王蛱蝶也只会与雌性副王蛱蝶求偶并交配。然而，你绝不会发现君主斑蝶与副王蛱蝶或其他蝴蝶之间相互杂交。生物种概念是尝试用来识别和命名自然隔离的生物群落的，在这一方面，物种分类是十分有趣的，因为它试着识别的生物群落不是随意定义的，而是本质上存在的潜在事实。生物种概念的主要问题在于：它不能应用于无性繁殖的物种上，比如许多植物、真菌、细菌、原生动物，甚至是一些昆虫。许多蚜虫为了快速繁殖，可以通过无性生殖产生许多雌性，它们无须交配便可产生更多的雌性后代。在寄生蜂的许多已知种类中，雌性可以通过无性繁殖产生更多的雌性后代，而无须雄性。进化种概念试着解决以上问题，通过定义共享同一生物谱系的物种来实现，它们具有独特的进化史和基因库。作为一个理论构想，这一定义应该可以更广泛地应用于所有的生物类群，但事实上真正操作起来还有困难。如果我们看见雌雄君主斑蝶正在交配，那么，这就是我们观察到了同一物种的两个个体的有力证据。但即便从这两只蝴蝶上获得了DNA样本，要想确定它们属于同一进化种仍然是一项昂贵且技术难度大的工作。而我们的技术可能要向这一方向努力，因为，事实上我们仅仅掌握了一小部分昆虫种类的DNA“指纹”。生态种概念是根据生物生活的环境来定义的，包括栖息地、取食习惯、环境质量和行为习惯等。有时君主斑蝶和副王蛱蝶在加拿大可能占据同一生存环境。君主斑蝶毛虫吃马利筋植物，而副王蛱蝶毛虫吃的柳叶是君主斑蝶绝不会食用的。由于这两个种在对寒冷的耐受力方面是不同的，因此，它们解决问题的方法也不同。君主斑蝶是向墨西哥南迁，而副王蛱蝶比较耐寒可以在原地过冬，有些甚至还可以在冬季繁育毛虫。所以，这两种蝴蝶在不同时间占据不同的资源。生态种概念中的核心是没有任何两个种会占据完全相同的生存环境。由于它们要争夺同一生存空间和资源，各个物种倾向于略微改变生活方式，从而充分利用各种资源，这似乎为我们区分君主斑蝶和副王蛱蝶提供了一个可靠的依据。但即便是生态种概念也有一个现实的漏洞：这些已发现种的生存环境是未知的。许多已命名的昆虫种类都是根据所采标本的外部形态，如大小、色泽、体型和其他显著特征而订立的。这就给了我们一个原始也基本的定义：形态种概念是以其解剖学特征为基础的。这一概念或许有些过时或不像其他几个种的概念那样令人满意，但大多数情况下它却特别实用。我不需要通过观察动物的交配行为，收集它们的DNA证据或调查其幼虫的食谱来区分一只君主斑蝶和一只副王蛱蝶，而只需要有一件标本或一张照片放在我面前，仅仅通过它的外形就可以准确判断它是哪一种。因为这两种蝴蝶各具其特殊的翅膀形态，所以人们早在200年前就可以正确识别君主斑蝶和副王蛱蝶了。不过，不得不承认形态种概念确实存在一些问题，就是必须切实把握种内变异的范围，比如两性差异、幼年和成年个体的差异。当然，我们明白有些诸如具保护色的种类，外表看起来很相似，但可以通过行为或基因证据加以识别。大多现生生物都可以通过外形加以区分，尤其是对化石种，只能通过外形加以识别。有些讽刺的是，这一实用定义使古生物学家戴维.劳普（David Raup）认为：如果是出自一位优秀的分类学家之口，那么一个种就是一个种。将一个生物种概念化是十分重要的，判断一个物种的归属也是十分有价值的。在过去的250多年里，生物学家一直在根据国际动物命名法则所提出的多种规则来命名新种。要描述和命名一个昆虫新种，并不需要获得DNA样本、生存环境信息或演化历史，甚至不需要观察动物的交配行为。这个规则只要求你有一枚完整或部分完整的标本，可以用来观察和描述以及供馆藏参考。一个昆虫新种的命名过程，涉及其形态特征的描述、命名、在科学期刊上发表的相关信息和正式命名的发表日期等内容。我们的命名体系使用双名法，因此，一个完整的科学命名是由两个词组成的：个词表示属名，第二个词表示种名或变种名。这两个词构成的独特组合确保每一个种都是的。物种名还通常要拉丁化，但不需要太复杂或太难懂（大家应该都知道我们自己的种名吧！智人种Homo sapiens）。馆藏标本要便于在将来查阅参考，但一般来说，只有在科学论文上发表了的种才会为人所知。在被普遍用来命名和讨论的分类种概念下，一个种的确定，首先要建立在共同具有某一特征的一组个体的基础上。我比较喜欢给新种命一个具假设性的种名。当根据形态来命名新种时，我们就会假设同一生物种、演化种和生态种与之共存。种的确定还要通过每一条新信息的考验：我们希望将来可以获得每一个已命名种的生物学、演化历史和栖息地信息，从而证明所提出的形态种是正确的。通过不断发现新个体，我们可以获得种内差异的新信息，从而修订和扩大该种的分类学信息。如果新获取的信息表明，一个已命名的动物或植物仅仅是另一个种的不同群落，那么老的种名将被保留，新的名字则作为其晚出异名而废弃；或者一个类群中发现了大量隐蔽种，那么，就可以给这些新发现的生物种重新命名了。命名新物种只是科学地认识和了解一个物种过程的步，但刚开始只需要提供该物种的形态学描述。这一工作已经花费了科学家们250年的时间，你也许会认为是不是已经发现并描述了所有的现生物种？但请记住，以现在发现、描述和发表新种的速度，至少还要500多年，才可能完成剩下昆虫物种命名和形态描述的相关工作。地球上至少有几百万种昆虫，而它们都有一个基本的共同特征：它们都是独一无二的种群。在某些情况下，一个种的丰度是十分惊人的，几百万个根本不足为奇。一个超级蚁群可能有数百万只几乎完全相同的工蚁。然而，真正难以置信的是地球上竟然有数百万个不同的昆虫种群，每一个都有自己独特的生殖生物学、环境需求、基因和演化历史、生物化学、解剖学和行为学特征。即便仅仅将目前已命名的一百万种昆虫概念化，都是十分困难的。要想真正明白那究竟是多少数量，我们可以这样去看：因为每个物种名都是由两个词组成的，因此，需要打印200万个词来表示我们已知的昆虫种类，那我就需要20本这样的书才能逐一列出所有的昆虫名称。这还仅仅是现生昆虫种类，不包括已灭绝的化石种和生活在森林树冠中未命名的数百万个现生种。我不可能告诉你每一个昆虫种类背后有趣而不寻常的故事，所以，我们需要一个可以把各个种组合在一起成为一个有意义类群的体系。
物以类聚：为昆虫分类
分类是我们创造并用来将各种生物分配进入不同分层系统的手段。一些种与另一些相关种可以组合成一个属。假如你生活在北美东部地区，你应该会对宾夕法尼亚熊蜂（Bombus pennsyvanicus）很熟悉，而在美国怀俄明州的山区，常见的大黄蜂是洪特红尾熊蜂（Bombus huntii）。它们是不同的蜂种，具有不同的地理分布、取食和筑巢习惯。大多数人都能很容易地识别出其中之一属于熊蜂（Bombus）。但即便是这个简单的例子，情况也较为复杂：在怀俄明州大约有10种熊蜂，在北美有30多种，而在全世界则要多得多。相似的一些种和属可以组成一个科。熊蜂、蜜蜂、木蜂等几百个属组成了蜜蜂科。在昆虫科级分类单元中，种的数量可以有较大的变化。其中的寄生蜂类姬蜂科包含5万-6万个种，数量比所有脊椎动物的种数还要多。其他一些昆虫的科也是超级多样的，比如象甲科（象鼻虫）、步甲科（步行虫）、夜蛾科和大蚊科。我的研究专项是寄生蜂类的茧蜂科，它现在还没有一个被普遍接受的通用名，由15000多个已知种组成，且被认为应该拥有超过5万个种。同样也有很小的科，比如胡蜂类的长腹蜂科，只有1个广泛分布于加拿大到阿根廷的种。无论种类如何多样，一组相关的科可以构成更大的分类单元：目。且为常见的目，其实是广为人知的，只是你可能不知道它的科学名称而已。昆虫中有4个目是极为多样的，每一个都包含数千个已描述的种，还可能有数百万个未描述的种存在。这四个大目分别为：鞘翅目（甲虫）、膜翅目（胡蜂）、双翅目（苍蝇）和鳞翅目（蝴蝶和蛾子）。还有一些其他相对较小但实际上很大的目，包括数百至数千个种，它们中的一些可能让你觉得很熟悉，比如蜻蜓、蚱蜢、蟋蟀、白蚁、蟑螂、虱子、蝽，如果你喜欢鱼的话，还会知道蜉蝣和石蛾。还有一些有趣但少见的小目，对普通人来说很难遇到，如足丝蚁、蛩蠊、缺翅类和捻翅类。小的也是被发现的昆虫目是螳目（Mantophasmatodea），也被称为非洲岩石爬虫或角斗士虫，在2002年被命名了两个种。还有一些昆虫目现在已经灭绝了，但在几亿年前的古生代却十分繁盛。以上所有这些目可以合并为一个更大的分类单元，称为昆虫纲。它们大部分是人们通常称为虫子的小东西，六条腿，身体三分为头、胸和腹部。接着昆虫又可以归入更大的单元，节肢动物门。它不仅包括各种昆虫，还包含昆虫们具有坚硬外骨骼和分节附肢的近亲，比如大家所熟悉的蜘蛛、扁虱、马陆、蜈蚣、蝎子和古生代就灭绝了的三叶虫。终节肢动物也要归入更大的动物界之中。
六足虫虫大荟萃：认识昆虫的多样性
与其他所有动物相比，为什么昆虫的种类能够达到如此夸张的数量呢？尤其是我们如何能理解昆虫生态上所取得的巨大成功？首先昆虫进化出了小体型，这本会限制它们在解剖、生理以及与其他生物之间的生态联系。然而小体型却能提高昆虫物种的多样性，它们可以将世界划分为许多极小的栖息地。你会发现不同种类的昆虫会取食树叶、钻孔、叶下挖掘、咀嚼花芽和种子，它们或生活于树皮下，或深钻入树心中，或潜入树根下生活。一只年轻的甲虫，可能会将它所有的幼年时间在一颗小小的植物种子里度过，到成年后它又会生活在一个完全不同的环境中。许多常见的昆虫，比如君主斑蝶有一个宽泛的地理分布和生态位，大多数昆虫都十分微小并占据一个狭小的栖息地。小的昆虫柄翅卵蜂极其微小，正常情况下肉眼无法看清，它们一般寄生于其他昆虫的卵中。寄生昆虫特定的狭窄生境也是十分引人注目的：比如鸟虱仅仅生活于鹈鹕的喉囊之中，而兽虱则只生活在海狮的鼻孔中。事实上，除了蝙蝠以外，大多数不同种的鸟类和兽类身体上都各自存在其特有的虱子；但另一组昆虫却进一步演化并填补了蝙蝠这一空白生境。引人注意的是，蝙蝠体毛中也生活着吸血寄生蝇，所以，当吸血蝙蝠吸过你的血后，它们的血也同样喂食了那些寄生蝇。在怀俄明州和北美其他的北部地区有一种不会飞的寄生甲虫，卡斯特板蚤（Platypsyllus castoris），主要寄生在海狸的皮毛之中。此外，曼蒂斯新茧蜂（Neoneurus mantis）是我在怀俄明州发现的一种新昆虫，它体型微小，寄生于一种造丘蚁的腹部。当1990年我次发现它们时，它们正与三个特殊的蚁群在一起飞行。在过去的20年间，其中的两个蚁群数量在减少，而另一个寄生蚁群则完全消失了。因此在过去的几年里，我只能于6月间，在附近山里一个特殊的蚁群里发现这种微型蜂了。造成它们种类众多的第二个原因是它们会飞行，这使得它们的生活空间可以向空中挺进。在1.5亿年前，昆虫是会飞的动物，这给予它们巨大的优势，可以躲避捕食者并扩张新的生存空间。翼龙、鸟类和蝙蝠的终出现，并没有将昆虫从天空中驱逐出去，而是仅仅给昆虫造成了选择压力，迫使它们变得更加多元化和特殊化。然而翅膀除了飞行外，还有其他重要的用途。昆虫都是冷血动物，因为血液要流经它们的翅脉，所以，这些翅膀就像一个个小的太阳能发电板，能在寒冷的清晨为身体供暖。昆虫翅膀上的各种颜色和纹饰在其生活中也起了十分重要的作用，尤其是在求偶和交配过程中，可以使昆虫在多样复杂的环境中更加容易识别配偶。翅膀的色彩也能通过保护色（伪装作用）或警戒色（明亮的警戒色）来提高它们的生存几率。第三个也很重要的原因是，昆虫煞费苦心演化出了变态发育的生长方式，在这一过程中幼虫与成虫是完全不同的。这是一项惊人的创新之举，确保了昆虫成虫不会与它们的后代竞争食物资源。一只年轻的昆虫幼虫，比如蝴蝶的毛虫，会变成一台食物机器，它们通常在一个隐蔽或受保护的环境中，将所有的精力都集中在进食和生长上。相反，经过完全变态发育的成虫，会将它们所有的精力都放在求偶、交配和产卵上。许多成虫的食谱完全不同于幼虫，或者它们根本就不进食。超过75%的现生昆虫种类具有完全变态的生长习性，这些事实证实了这一习性的有效性和成功性。一个爱追根究底的学生，可能会通过研究4亿年来昆虫演化的历史来搜寻更为深入的答案。有关这一主题的高级课程，可能会涵盖基于化石证据得出的昆虫演化史，以及涉及解剖学、行为学、基因学和分子序列研究的知识；可能还要学习晚志留纪至早泥盆纪时期，伴随着古老陆生植物共同演化的大部分古代昆虫。到石炭纪时期，也就是成煤沼泽大发展时期，昆虫演化出了翅膀。学会飞行这一创举使得昆虫种类出现了次大辐射，包括巨型似蜻蜓类和其他许多已经灭绝了的种类。到二叠纪时，昆虫已经演化出许多现代类型，包括可能的臭虫、草蛉和甲虫。二叠纪时出现的完全变态发育是一项重要的创新，或许这就是导致昆虫在一个动荡多变的世界里繁盛多样的原因。而其他一些昆虫和生物就没有这么幸运了。二叠纪末期，正是地球遭遇的大灭绝期。海洋中一些古老的生物包括三叶虫都永远地消失了；陆地上的一些生物种类也灭绝了，包括一些已经繁盛了数百万年的昆虫种类。然而，有一些却幸存下来并繁衍壮大，尤其是那些可以完全变态发育的种类。整个中生代时期，昆虫都与大型恐龙共同生活。在早白垩纪的某一时刻，显花植物演化出现，昆虫也迅速进化出新的种类以适应这一变化。伴随着花朵出现的昆虫类群有：蝴蝶、蜜蜂、蚂蚁和群居蜂。6500万年前，可能是由小行星撞击地球而触发的另一次大灭绝事件，导致了恐龙时代的终结。一些小型的具羽毛恐龙，即我们现在所说的鸟类，与许多显花植物和昆虫类群一同幸存下来并繁衍壮大。进入新生代，显花植物与昆虫协同演化，导致了现今热带雨林生态系统呈现极为丰富的生物多样性和复杂性。昆虫的演化历史体现在其丰富的化石遗存中，虽然具有一定启发性，但仍然不很令人满意。我们或许仍然在好奇只昆虫的起源。这一章节我是引用巴里•胡加特的一段陈述开篇的，他指出：“万事皆有始有终。”要理解地球上昆虫多样性这一复杂的概念，我们需要“正确理解其中的先来后到”。我们必须深入探究昆虫更古老的历史，即具有外骨骼和腿的志留纪多足类冒险登陆之前的时间。多足类昆虫的这些特征，来源于寒武纪海生节肢动物祖先，它们首次演化出了外盔甲和可移动性，用以应对日益增高的氧含量和海洋中的捕食者。因此，我们有关昆虫的故事必须在5亿多年前地球古老的海洋中拉开序幕。
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