为什么昆虫体型总是那么小？

    巨型昆虫是科幻电影很好的素材来源。不起眼的小虫子可能以辐射或是药物等各种因素发生变异，变异后的巨型虫子体长几百米，翅膀扑动的声音宛若天雷，经过的地方都变为一片荒芜。

    巨型虫子，人类是没有对付过的，一般的利器拿它没有办法。于是勇士出现，以舍小家为大家的精神与巨虫搏斗。几个回合下来，巨虫毫发无伤，勇士却已体力不支。就在巨型虫子打算给予其最后一击的时候，勇士buff加成，爆发出无比强大的力量将巨虫消灭，拯救了世界。

    虽是科幻，但人们总习惯于将其影射到现实中，考虑着如果出现了巨型昆虫，我们该怎么办，也许还会想着自己是否是那个可以拯救世界的英雄。

    这次不说你异想天开了。因为如果虫子真的变大了，或许真的可以圆你的英雄梦。只不过你不需要有超能力，只要往虫子面前一站，它们没准就会全部倒下。当然不是因为你的气场太强大，它们只不过是被自己憋死的。

    虫子自己把自己憋死，听起来也有些难以置信，不过这确确实实是巨型昆虫来到当下世界的下场。当然，巨型昆虫也是存在过的。

    这种蜻蜓与现代的蜻蜓在外表上比较相似，但是巨脉蜻蜓翅膀展开可长达75厘米，是现代蜻蜓的6倍左右，也是地球上有史以来最大的昆虫。

    这种与现代老鹰一般大小的蜻蜓以其他的飞行或者爬行类昆虫为食，甚至会吃一些小的早期两栖类动物。迈克尔·克瑞奇顿的小说《侏罗纪公园》里提到的巨型蜻蜓，便来源于此。

    巨脉蜻蜓生活于距今3亿年左右的石炭纪，没错，比生活于距今2.5亿年至6500万年的体型巨大的恐龙更早地存在于这个世界。除了巨脉蜻蜓，食指长度的蚊子，1.55米长的千足虫，还有2.6米长的巨型蜈蚣等等，都是这一时代的产物，因而石炭纪也被称为“巨虫时代”。

    这类巨型节肢动物在地球上生活了大约5000万年，在距今约3.06亿年的石炭纪晚期的生物大灭绝中消失，之后的“大复苏”并没有使其体型恢复到石炭纪时的水平。随着时间的推移与生命的演进，虫子渐渐变成了现在这样的大小。

    既然虫子是可以长得很大的，并且曾经主宰着这个世界，那现在为什么却变成了最微小的生物之一，而且一拖鞋就能被拍死呢？

    2012年美国加州大学圣克鲁斯分校的古生物学家马修·克拉彭和杰瑞德·卡尔发表文章称，他们编纂了一个涵盖了过去3.2亿年的10500多个昆虫化石的数据库，以显示它们的翼长在演进过程中的变化。

    他们发现，在昆虫进化的前1.5亿年中，其体型大小与当时的氧气浓度有一定的相关性，在含氧量高的环境中，昆虫往往有更大的体型；但是之后这种关联性消失了，昆虫也出现了小型化趋势。在大约6000万年前，昆虫的最大尺寸进一步缩小。

    昆虫体型开始出现缩小趋势的时间点，恰逢鸟类捕食技巧的增强。通过化石研究发现当时的鸟类获得了相应解剖结构，其捕食能力大大提高。体型偏大的昆虫，因容易被发现以及行动相对不敏捷而容易受到捕食。而在6000万年前，蝙蝠的进化、白垩纪大灭绝或者鸟类的进一步飞行特化的发生，很好地解释了昆虫体型的进一步缩小。

 

    那么在天敌出现之前，与昆虫体型有明显关联性的氧气浓度，是否是一个制约因素呢？

    现在大气中氧气含量约为21%，而美国耶鲁大学生物学家罗伯特·贝尔纳等人在一项古气候研究显示，石炭纪地球大气层中氧气含量可高达35%左右，远远大于现在的水平。

    实线：贝尔纳等的模型，浅灰点线：贝尔纳模型，黑色虚线：伯格曼模型

    科学家将同一代的蜻蜓在不同的含氧条件下进行培养。结果发现高氧环境下蜻蜓的体长比正常条件下的蜻蜓长20%-25%，并且长的更快。虽然不及石炭纪那种大小，还是能够说明氧浓度对蜻蜓的体长有一定的影响。而这种影响具体的发生方式要从昆虫的呼吸作用说起。

    麻雀虽小五脏俱全，但是你听说过虫子有心肝脾肺肾吗？打蟑螂的时候，一拖鞋下去爆出来的只是一堆白乎乎的粘稠物。遇到虫子时，大多数人会选择避而远之，所以可能很少会去仔细地观察一只昆虫。

    但是观察昆虫的解剖结构，我们会发现，它们根本就没有肺，那它是怎么呼吸的？如果养过蚕宝宝或者见过毛毛虫的话，你一定会对它们身体侧面的几排或黑或红的小点有印象。这就是大多数昆虫的呼吸系统的组成成分之一——气门。

    我们平时会看见昆虫的嘴在动，它们不过是单纯地进食而已。你蒙住它的嘴巴，它也不会窒息。

    所以当昆虫失去自己的头部之后，他们仍旧可以蹦跶几天，最后死于饥饿与缺水。

    在目前的氧气含量情况下，气管长度已经达到了极限，摄入的氧气量可以满足它们正常的飞行或者爬行的需要。一旦体型再增大，昆虫就无法正常生活。

    现在有些所谓的“巨型昆虫”为了避免氧气的不充分所带来的影响，尽可能的使自己变得细长，比如现在最大的昆虫是中国的一种竹节虫，其体长可达62.4厘米。

    还有些昆虫体长不及竹节虫，但是体型也不小。仅生活在新西兰的几个岛屿中的巨沙螽，其成年后可以长到10厘米左右，体重可达80多克，是一般蝗虫的50多倍。因为生活在孤立的岛屿中，缺乏大型天敌，所以巨沙螽从两亿年前到现在其形体特征几乎没有改变。

    另外，生活在南美洲的亚马逊雨林中的泰坦甲虫是世界上最大的甲虫之一，成年后可达17厘米，比人的手掌还大。有趣的是成年甲虫从不进食，而是到处飞来飞去寻找配偶。

    他们以蝗虫、米虫、果蝇以及一些其他昆虫为研究对象，将同种昆虫分别饲养于含有不同氧气浓度的环境中。结果发现高氧环境中的个体不一定会变大，同样的，在低氧环境中的个体也不一定会出现变小的趋势。

    后来科学家又用果蝇做了相同的实验，得到的结果与乔恩的实验结果一致，即有的果蝇在高氧环境中体型增大，有的并没有。

    但是在氧气含量高，气压也高的情况下，他们发现，实验果蝇培育到第五代时，身体尺寸增长了20%。实验结果表明，气压可能也会影响昆虫体型的大小。

    寒武纪大爆发后，强势的物种体型都不小，包括曾经刚刚称霸陆地的昆虫。但是昆虫后续的发展颠覆了这个规律，小型化让它们几乎占领了地球上每一处生态环境，昆虫的种类和个体数量都是全球之最，是最成功的一类动物。

    人家好不容易走出了一条崭新的道路来，我们却总是要搞什么巨大化的幻想，有问过人家昆虫的感受吗？