昆虫为什么可以拿起自身5倍的东西（从地面到高空这样研究昆虫）

昆虫学家Brian Brown说，这种尚未命名的蚤蝇被困在离地面8米高的地方，它是一种“寄生性死亡机器”，能将卵刺入其他昆虫体内。Brown是洛杉矶县自然历史博物馆昆虫学的馆长，他用照相机和显微镜拍摄了这篇文章中的昆虫，这种相机和显微镜最初是用来检查计算机芯片缺陷的。摄影：BRIAN BROWN, NATURAL HISTORY MUSEUM OF LOS ANGELES COUNTY

撰文：NATASHA DALY

“天哪，这就像有人发现了另一块大陆!”洛杉矶县自然历史博物馆的昆虫学策展人Brown说。他指的是昆虫。

在研究亚马孙地区的昆虫时，大多数昆虫学家都将目光投向了组成雨林地面的苔藓和灌木丛等错综复杂的区域。但是José Albertino Rafael 想要向上研究——真的很高——即高度超过32米的树冠层。

在巴西玛瑙斯西北方向两小时车程的地方，一座约40米高的钢塔在热带雨林的原始区域拔地而起。这座塔建于1979年，长期以来一直被用来跟踪树木和大气之间的二氧化碳交换，但最近它被用于开创性的昆虫学研究。摄影:CRAIG CUTLER

2017年，在两周的时间里，巴西亚马孙国家研究所的昆虫学家Rafael和他的同事们在不同的高度捕捉昆虫，低至地面，高至玛瑙斯外亚马孙中部一座40米高的塔上。

Brown说，他们得出了令人震惊的发现：他所在的团队对收集到的3.7万只昆虫进行了检查和记录。其中近一半是苍蝇。“有一些奇怪而不同的事情。我甚至不知道它们是什么属，更不用说种了。”

地面。

翻滚花甲虫（Tumbling flower beetles）的身体呈三角形，可以帮助它们逃脱捕食者。摄影：BRIAN BROWN, NATURAL HISTORY MUSEUM OF LOS ANGELES COUNTY

分析结果发表在2月2日的《自然》杂志上，描述了热带雨林树木中一个独特且以前未经检验的生态系统网络。例如，在收集到的857种苍蝇中，有60%以上是在地面上发现的。Brown说，很多（甚至大多数）可能是新物种。

之前的研究已经将地面上的昆虫与树冠上的昆虫进行了比较，但这是了解昆虫在更小的垂直间隔内多样性的第一次努力。

8米处。

螳蛉科（mantis wasp）用产卵管（一种用于产卵的针状器官）刺穿螳螂的卵壳。当黄蜂的幼虫正在孵化时，它们以就螳螂的卵为食。摄影：BRIAN BROWN, NATURAL HISTORY MUSEUM OF LOS ANGELES COUNTY

美国史密森尼学会（Smithsonian Institution）国家自然历史博物馆（National Museum of Natural History）昆虫学部门的藏品经理Floyd Shockley说，这些发现凸显出昆虫世界还有很多神奇之处没有被人发现。Shockley没有参与这项研究。

他说：“数以百万计的生活在热带树冠中的生物从来没有来到过地面。”他补充说，这些垂直研究“非常重要，因为（如果没有它们），我们将失去大量的生物多样性。”

昆虫分类

为了收集昆虫，Rafael 在塔上设置了5个大的、帐篷状的网状捕虫器，每隔约3米放置一个，从地面开始，最高可达10米。

16米处。

在森林的树冠层和灌木丛中都有寄生蜂在巡逻，它们寻找的猎物大多是毛毛虫。摄影：BRIAN BROWN, NATURAL HISTORY MUSEUM OF LOS ANGELES COUNTY

Brown和圣保罗大学的昆虫学家Dalton de Souza Amorim，以及他们团队的其他成员首先按顺序对昆虫进行了分类（苍蝇、甲虫、昆虫等等）。他们把重点放在双翅目蝇上，将超过16000个标本分为56个科，然后划分为857种。目前还不清楚这些物种中有多少是新物种。“这需要数年的时间和大量的研究才能找到答案，”Brown说，但他猜测有很多，或大部分物种此前都未为人所知。

某些蝇科在地面层最为丰富多样，某些蝇科则集中在树冠上。而其他的则在中间高度地带数量达到峰值。值得注意的是，在4种最高的捕蝇器中，某些科蝇标本的检出率在90%-100%之间。

24米处。

警惕的吉丁虫科拥有巨大的眼睛，它能够迅速逃离捕食者和研究人员的追捕，因此收集甲虫进行研究变得困难起来。摄影：BRIAN BROWN, NATURAL HISTORY MUSEUM OF LOS ANGELES COUNTY

更普遍的情况是什么？

关于昆虫还有很多未知之处。“我们仍然在寻找鱼类和两栖动物，以便对它们的多样性有一个完整的了解，但我们在鸟类和哺乳动物方面已经非常接近全部真相，”Shockley说。但科学模型估计，未被发现的昆虫种类在500万到3000万之间。“每次我们得到这样的研究，它都会帮助我们改进模型，这样就能看到我们还有多少未发现的东西。”

有许多原因导致对如此多昆虫物种的认识仍然很模糊。“它们种群规模小，速度快，高度多样化，几乎可以占据任何细分科目，”他说。

因此，“我们必须了解它们如何与彼此、我们和作物相互作用，”Shockley说。“在我们给他们起名字之前，没法谈论他们在做什么。”

32米处。

色彩斑斓的兰花蜂族，是熊蜂和蜜蜂的热带表亲，是昆虫学家在观测塔收集到的众多昆虫之一。摄影：BRIAN BROWN, NATURAL HISTORY MUSEUM OF LOS ANGELES COUNTY

大多数昆虫取样都是基于经度和纬度，有时还基于海拔高度，例如，在海拔高度上，栖息地可能发生巨大变化。但是，在森林栖息地垂直收集昆虫是很难做到的，Shockley说，“我们为我们对三维空间的多样性的理解增加了一个额外的维度。”

苍蝇的名声不好——人们很难理解为什么我们要关心它们。Brown说:“但对于森林的结构来说，生物（如昆虫）可以说比哺乳动物或鸟类重要得多。”“它们对授粉、能源、循环利用等方面都很重要。如果没有昆虫以腐烂的尸体为食，会发生什么?它们提供的生态系统服务是如此重要，但却几乎不受重视。”

(译者：张淏然)