中国昆虫网:铁甲清道夫蜣螂与粪食性昆虫研究的意义和前景

在古埃及神话传说中,太阳神推滚着太阳每天行经天空,夜晚则穿过冥界返回东方,并再次于地下重生。圣蜣螂(Scarabaeus sacer Linnaeus,1758)是埃及常见的个体较大的昆虫,古埃及人经常看到圣蜣螂在清晨太阳初升的时候制作粪球,并在原野上推滚粪球,行动敏捷,就像太阳越过天空一样, 粪球不断被制作和埋入土壤被视为日升日落。除了行为上具有“神迹",圣蜣螂的形态结构也具有神迹",其头部唇基前缘为齿状,与太阳光芒四射暗合; 6个足总共30节,这与一个月30日刚好相同。 因此蜣螂不但被视为太阳神的化身,还被视为灵魂不朽的象征。取食粪便的蜣螂被视为至高无上的太阳神,这对现代人来说可能难以理解。

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圣蜣螂因为结合了太阳、土壤和牲口三个农业社会最重要的因素,而受到古埃及人的重视。这近乎天意的“安排"也造就了圣甲虫。古罗马和古希腊继承和改变了对圣甲虫的崇拜,直到古希腊晚期仍以蜣螂作为避邪圣物,旧约圣经中也提到了蜣螂,但欧洲人仅认为圣甲虫是幸运的象征了,其神话传说的色彩已经显著减弱。

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哺乳动物粪便是一个特殊的生境,也是生态系统中物质循环和能量流动的重要节点。取食粪便的昆虫很多,其中以金龟科蜣螂亚科(正文中的金龟亚科)和粪金龟亚科、粪金龟科等类群为主,尤其是蜣螂可以高效地使哺乳动物粪便快速破碎化,在生态系统中扮演了重要的分解者角色。哺乳动物粪便经过蜣螂的消化系统后,仅少量被吸收消化,大部分被蜣螂排泄到土壤中,这无疑增加了土壤的肥力。另外蜣螂在土壤中掘洞,客观上也疏松了土壤。蜣螂是植物种子“二次”传播的一个重要途径,在马来西亚,蜣螂也可以为姜科植物传粉,这些蜣螂与植物的互作关系客观上促进了植被恢复和水源涵养。蜣螂还可以与其他动物产生互作关系,比如蜣螂一方面可以将地表粪便快速转移到地下,降低粪生有害双翅目昆虫的滋生,另一方面蜣螂可以携播捕食双翅目昆虫的卵和幼虫的巨螯螨,进一步降低双翅目昆虫的种群数量,因此加拿大农业部也把蜣螂作为天敌昆虫,纳入家畜有害生物防治体系中。除此之外,能够导致狼或狗消化道疾病的旋尾线虫可以寄生在蜣螂体内,蜣螂扮演了其发育历程中必需的中间宿主角色。综上,蜣螂的生态价值和保护意义重大,相关著述颇丰。

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蜣螂具有复杂的行为及与之相适应的特化形态结构,这些结构也被开发作为仿生对象。比如蜣螂在粪便中出入自由,而且“出粪便而不染”,其特殊的脱附仿生原理在于蜣螂体壁表面具有的刚毛、凹陷、鞘翅纵沟、皱纹等结构,构成其体表的非光滑表面。这些非光滑表面具有减粘脱附的功能。因此蜣螂在材料学和工程学上都具有重要的仿生意义,目前已据此设计出新型的推土机、犁壁、铁锨、饭铲、菜刀和不粘锅等,解决了国民生产生活中的很多实际问题,具有重要的经济意义。很多蜣螂是夜间活动的昆虫,其复眼具有特定区域,能够感受微弱的月光偏振光,并据此导航和辨识方向,这对于开发新型导航系统具有重要参考价值。除了以上仿生应用,蜣螂在中国也是传统中药,蜣螂提取物可用于广谱性抗菌、抗病毒、抗肿瘤细胞、抑制前列腺增生等药品的开发。同时,世界上虫草属有400多种,这么多种的虫草并不全寄生在蝙蝠蛾幼虫上,而是广泛分布在昆虫纲多个目,其中包括最初从蜣螂中发现的虫草——蜣螂虫草( Cordyceps geotrupis Teng, 1934) 。目前只有中药冬虫夏草作为临床之用,对于蜣螂虫草是否具有药效,还有待进一步研究。

粪食性昆虫在文化、理论研究和应用等方面都具有重要的内涵和价值。