昆蟲是地球上最繁盛的生物類群，目前上了“戶口”的昆蟲僅有100萬(wàn)，人類還有上百萬(wàn)未發(fā)現(xiàn)、未命名的昆蟲，保守估計(jì)昆蟲的物種數(shù)量應(yīng)該在400萬(wàn)到1000萬(wàn)之間。

各種各樣的昆蟲

從數(shù)量上看，所有脊椎動(dòng)物加起來(lái)都沒(méi)有它們多，可謂是腳踩哺乳綱，拳打輻鰭魚，對(duì)鳥綱也可以不屑一顧。

不少科幻作品中出現(xiàn)的巨型蟲子，被視為人類未來(lái)的最大危害。

《星河戰(zhàn)隊(duì)》劇照

但是，如果仔細(xì)了解了昆蟲的演化歷程后，我們就會(huì)知道，昆蟲并非越大越好。

昆蟲究竟是如何進(jìn)化的？昆蟲的體型與什么相關(guān)？昆蟲體型巨大化之后會(huì)發(fā)生什么？未來(lái)的昆蟲可能長(zhǎng)到多大？如果蟲子變得比人大會(huì)如何？那簡(jiǎn)直太好了，連殺蟲劑都免了！

昆蟲是如何進(jìn)化的？

昆蟲屬于節(jié)肢動(dòng)物門昆蟲綱，是地球上最早登陸的動(dòng)物類群之一。

這里的昆蟲你認(rèn)識(shí)幾個(gè)

然而昆蟲的祖先卻非常不起眼，比起其他的節(jié)肢動(dòng)物，如螯肢亞門的和多足亞門，昆蟲的祖先并沒(méi)有一技之長(zhǎng)。

它們只能撿拾螯肢亞門和多足亞門的殘羹剩飯為食，最后窮得只能吃土。

然而在一次機(jī)緣巧合之下，昆蟲進(jìn)化出了翅膀，然后它們就上天了！關(guān)于昆蟲的翅膀如何而來(lái)，我們不得而知，因?yàn)樵诶ハx祖先從落魄到上天這段期間，有大約6000萬(wàn)年的化石空白。

在空中飛舞的昆蟲蜻蜓

我們?nèi)晕粗滥菚r(shí)的昆蟲是怎么上天的，在昆蟲上天之后，化石猶如火山噴發(fā)一樣出現(xiàn)。

當(dāng)時(shí)的天空之中，昆蟲是唯一的動(dòng)物，它們占據(jù)著制空優(yōu)勢(shì)，避開(kāi)了與螯肢亞門和雙足亞門的競(jìng)爭(zhēng)，結(jié)果這兩個(gè)類群苦哈哈地成了昆蟲的小弟。

在這些昆蟲化石中，有翼展75厘米的巨脈蜻蜓，它的主要食物是其他節(jié)肢動(dòng)物以及小型爬行動(dòng)物，可以說(shuō)它就是那個(gè)時(shí)代的“猛禽”，從天而降。

巨脈蜻蜓化石

地上的動(dòng)物眼睛一閉一睜，就上天了；再一閉一睜，腦袋就被巨脈蜻蜓給擰下來(lái)了。

此外還有翼展半米的蟬，還好它滅絕了，不然它夏天叫起來(lái)，能把人耳朵震聾。

仔細(xì)觀察地質(zhì)層中的昆蟲種類大爆發(fā)，主要集中在3.6億到2.95億年前的石炭紀(jì)，這是地球含氧量最高、植物最茂密的時(shí)期。

石炭紀(jì)的森林與巨蟲

通過(guò)比對(duì)古生代昆蟲與現(xiàn)代昆蟲，科學(xué)家得出了昆蟲體型與環(huán)境的關(guān)系。

昆蟲的體型與什么相關(guān)？

決定昆蟲體型最關(guān)鍵的因素就是氧氣含量。

這是因?yàn)椋ハx的呼吸方式，和我們脊椎動(dòng)物不一樣，昆蟲是使用表皮呼吸的。

3.2億年來(lái)昆蟲翼長(zhǎng)和大氣中氧氣濃度的變化圖

它們不像脊椎動(dòng)物心肝脾肺腎齊全，對(duì)于很多昆蟲來(lái)說(shuō)，它們沒(méi)有肺。

昆蟲祖先早在寒武紀(jì)就出現(xiàn)了，但是當(dāng)時(shí)的演化方向并不是朝著快速運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，遠(yuǎn)古節(jié)肢動(dòng)物們都是在海底里爬行，這對(duì)氧氣的需求并不大。

所以很多節(jié)肢動(dòng)物并沒(méi)有進(jìn)化出像樣的鰓或者肺，離開(kāi)海洋的時(shí)候，地球的含氧量也不高，這對(duì)昆蟲來(lái)說(shuō)剛剛好。

只不過(guò)，和動(dòng)物一起登陸的，還有植物，它們看起來(lái)溫和無(wú)害，其實(shí)每一次滅絕事件都有它在里面拱火。

北方水生植物

植物登上陸地之后，擴(kuò)散到了當(dāng)時(shí)的盤古超大陸內(nèi)部，不到一億年的時(shí)間，陸地被染成了綠色。

植物在進(jìn)行光合作用的時(shí)候會(huì)釋放出氧氣，如此茂密的森林，就是一個(gè)超級(jí)制氧機(jī)，和我們今天工廠排放二氧化碳差不多。

從石炭紀(jì)開(kāi)始，地球的含氧量突破了30%，最高峰有35%。

可不要以為氧氣越多越好，準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)氧氣是“有毒”的，過(guò)量的氧氣會(huì)讓呼吸中樞癱瘓，還會(huì)讓細(xì)胞的氧化速度加快。

這波氧氣增強(qiáng)對(duì)有肺和沒(méi)肺的動(dòng)物都是災(zāi)難，于是昆蟲給自己的皮膚開(kāi)出了很多氣門，用于和身體內(nèi)部相連，直接運(yùn)用氧氣進(jìn)行有氧呼吸。

毛毛蟲的氣門

這些氣門就是昆蟲的“鼻孔”，需要它的大腦來(lái)控制一開(kāi)一合，因此昆蟲的大腦通過(guò)神經(jīng)與氣門相連。

當(dāng)氧氣含量很高時(shí)，昆蟲需要更多的氣門，調(diào)節(jié)自身的氧氣濃度，不然因?yàn)槲醚跆兌舷?，要開(kāi)更多氣門就意味著昆蟲得長(zhǎng)大。

因此石炭紀(jì)成為了歷史上著名的“巨蟲時(shí)代”，這個(gè)時(shí)代不僅昆蟲，其他節(jié)肢動(dòng)物，如肺蝎，長(zhǎng)達(dá)70厘米，巨型馬陸和蜈蚣體長(zhǎng)超過(guò)了一米。

氧氣過(guò)旺后的結(jié)果

然而成也氧氣，敗也氧氣，昆蟲的體型會(huì)因?yàn)檠鯕鉂舛仍龃?，可一旦環(huán)境的含氧量下降，體型越大的昆蟲反而會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

昆蟲體型巨大化之后會(huì)發(fā)生什么？

昆蟲的體型巨大化，導(dǎo)致身體上的氣門也越多，身體最末端的氣門距離大腦的距離就越遠(yuǎn)。

節(jié)肢動(dòng)物的神經(jīng)結(jié)構(gòu)和脊椎動(dòng)物在維度上就有差距，它們是在祖先原始的神經(jīng)中樞上進(jìn)行的改良，傳導(dǎo)速度非常慢。

如果昆蟲的體型過(guò)大，那么它控制最末端的幾個(gè)氣門的開(kāi)合就會(huì)很緩慢。

不同大小的昆蟲呼吸時(shí)，氧氣在氣管中的運(yùn)動(dòng)情況

氧氣濃度高還能面前克服，可是一旦氧氣濃度下降，昆蟲的反應(yīng)就會(huì)變得遲鈍。

即使石炭紀(jì)被稱為“巨蟲時(shí)代”，氧氣含量充足，當(dāng)時(shí)的昆蟲體型也很少有超過(guò)1米的。

在地球歷史上，最大的節(jié)肢動(dòng)物是萊茵耶克爾鱟，體長(zhǎng)兩米，但它是行動(dòng)遲緩的食腐動(dòng)物。

萊茵耶克爾鱟可以長(zhǎng)到2.7米

雖然它不是昆蟲，但我們可以從中看到昆蟲，乃至整個(gè)節(jié)肢動(dòng)物家族的困境。

所以，當(dāng)蟲子的體型變得和人一樣時(shí)，以現(xiàn)在21%的氧氣含量，它很有可能無(wú)法進(jìn)行移動(dòng)，就像一個(gè)大型的雕像，只有腦袋部分可以動(dòng)一動(dòng)。

人類可以直接用一瓶殺蟲劑對(duì)著大蟲的頭淋下去，或者直接給它灌下去，巨蟲沒(méi)有絲毫反抗能力，也不用擔(dān)心它咬人，人此時(shí)的反應(yīng)是它的100倍以上。

在殺蟲之前看清蟲子是否是害蟲

擔(dān)心殺蟲劑污染環(huán)境？沒(méi)問(wèn)題，我們直接發(fā)動(dòng)物理攻擊消滅巨蟲。

蟲子的外骨骼都是膠原蛋白，內(nèi)部都是蛋白質(zhì)，打碎后就是極其優(yōu)良的肥料。

這樣的話，連殺蟲劑都省了，既環(huán)保還能優(yōu)化土地，可真是太好了。

由此可見(jiàn)，科幻片里的昆蟲怪獸，是不可能健步如飛的。

那么，蟲族就沒(méi)有崛起的可能嗎？當(dāng)然有。

氧氣濃度突破石炭紀(jì)的頂峰蟲族崛起

未來(lái)的昆蟲可能長(zhǎng)到多大？

如果昆蟲想要在未來(lái)稱霸地球，將人類踩在腳下，氧氣含量起碼要達(dá)到50%，甚至還要高，這對(duì)地球上絕大部分動(dòng)物來(lái)說(shuō)是致死量。

昆蟲自己可能都承受不住這么高濃度的氧氣，還沒(méi)等到體型變大，自己先嗝屁了。

并且，不是所有昆蟲都是氧氣越高體型越大的。

科學(xué)家們?cè)?jīng)將不同的昆蟲放入模擬石炭紀(jì)氧氣濃度的環(huán)境中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，常見(jiàn)的昆蟲，如果蠅、蝗蟲等，并不會(huì)變大，但是蜻蜓這一樣的食肉昆蟲會(huì)變大，比正常氧氣含量下的增大25%。

高氧含量環(huán)境下的蜻蜓體長(zhǎng)與正常條件下的蜻蜓體長(zhǎng)對(duì)比

因此，我們可以說(shuō)，本身就是食物鏈頂端的食肉昆蟲才會(huì)在氧氣濃度升高的情況下體型變大。

而越是頂端的生物，在環(huán)境面前就會(huì)更加脆弱，因此，體型巨大化對(duì)昆蟲來(lái)說(shuō)并不是什么好事。

并且在研究昆蟲化石的時(shí)候，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，巨型昆蟲并沒(méi)有在石炭紀(jì)末期的滅絕中全軍覆沒(méi)，真正給“巨蟲時(shí)代”畫上句號(hào)的，是翼龍的誕生。

翼龍不是恐龍，是一種已經(jīng)滅絕的爬行類動(dòng)物

自從翼龍家族崛起后，體長(zhǎng)超過(guò)10厘米的昆蟲幾乎全部絕跡，翼龍滅絕后，鳥類繼承了天空。

作為脊椎動(dòng)物，鳥類的神經(jīng)傳輸速度遠(yuǎn)超過(guò)昆蟲，就算昆蟲巨大化了，鳥類才不會(huì)放棄肥美的罐頭。

更何況后來(lái)還異軍突起了蝙蝠，這支哺乳動(dòng)物唯一的空軍，為了捕捉昆蟲使用了回聲定位。

所以根本不用人類動(dòng)手，鳥類和蝙蝠就能讓巨型昆蟲體會(huì)什么叫“我為魚肉”。