昆虫的伪装术秘籍

昆虫从属于节肢动物门昆虫纲，是动物界中多样性最高的群体。
与其他动物比较较，它们每每个体较小，你或许以为它是动物天下里的弱势群体，但它实在是多样性最高的生物。
为了躲避天敌或捕捉食品，它们蜕变出各种神奇的伪装术，修炼了十八般身手。

1.伪装术之拟态植物

植物拟态，指的是仿照其生活环境中的植物以达到伪装的效果，例如竹节虫拟态树枝、螽斯拟态树叶等。
翅膀退化的竹节虫身体每每会呈细长的树枝状，来模拟植物的树枝；粉色的兰花螳螂可以像一朵小花一样隐蔽于兰花丛中。

一眼看过去，你能找到竹节虫在哪吗 （图片来源：veer图库）

兰花螳螂，可以说是螳螂界的“小公主”了 （图片来源：veer图库）

2.伪装术之覆物伪装

覆物伪装则是指昆虫主动利用环境中的各种材料遮盖体躯，从而达到伪装效果的行为。
覆物行为是昆虫伪装术中非常奇特繁芜的一类，须要昆虫同时具有辨别、采集、携带材料的能力以及干系的形态学适应。

例如草蛉的幼虫蚜狮，这类昆虫的身体背部每每长有特化的眇小刚毛，这些刚毛可以分泌粘液，将生活环境中的各种碎屑（比如猎物的空壳、眇小的植物碎屑或尘屑等）覆盖且粘黏在自己的身体上，用以更好地伪装自己。

背负“战利品”的蚜狮 （图片来源：搜狐图片）

3.伪装术之保护色

保护色指的是动植物体表的颜色与周围环境同等或者相似，用以达到迷惑其他生物的目的。
例如我们常见的螽斯每每会身披翠绿，隐蔽于绿叶之间。

隐蔽在绿叶间的螽斯（图片来源：veer图库）

正是这些生存策略，让小小的昆虫可以与它们的天敌、猎物斗智斗勇，从而能凭借小小的身躯在自然界中很好地生存。
然而，昆虫的这些伪装本领是如何起源、如何蜕变的，早已成为长期困扰浩瀚昆虫学家的谜题。

时空胶囊封存的伪装本领

在漫长的地质历史中，我们想要更好地探索这一问题，只能依赖保存下来的生归天石。
素有“时空胶囊”之称的琥珀，可以保存生物的三维构造，毫无疑问是探索这一问题的有力工具。

缅甸琥珀（图片来源：作者供应）

近日，来自中国科学院南京地质古生物研究所和武汉大学的科研团队互助创造，昆虫的这种超强的“伪装技能”在一亿年前就已经涌现了！
他们经由两年的研究，从上千枚白垩纪缅甸琥珀中创造了一类奇特的拟态昆虫以及一系列昆虫覆物行为的化石记录。

这些琥珀的形成年代可以追溯到大约一亿年前，个中包括了拟态植物叶片的蚤蝼，和具有覆物行为的啮虫和蟾蝽。
为了纪念化石爱好者王宁，拟态植物的蚤蝼被定名为王氏拟叶蚤蝼。

有趣的是，这只拟叶蚤蝼的伪装术在最初居然骗过了所有人，大家一开始都只把它当成了缅甸琥珀中最常见的卷柏类植物，根本就没有遐想到可能会是一只昆虫。
科研职员在更高倍数的显微镜下进行了细致不雅观察，创造它并不是什么植物，而是一只蚤蝼。

可千万不要小瞧了这一枚小小的琥珀，虽然它其貌不扬，但是对付古生物学家来说却是可遇不可求的“珍宝”。
利用高倍数的显微镜等多种设备，来自南京古生物研究所的科研职员由浅及深地复原出了其形态学特色，并在此根本上不断地进行形态功能学和古生态学的深入研究，一步步抽丝剥茧，破解出了这类拟叶蚤蝼的拟态植物行为。

无论是大小还是形态，拟叶蚤蝼都与同期间苔类和卷柏类植物展现出了极高的相似性：中足腿节与胫节折叠后，与卷柏类植物的小叶极度相似；后足腿节非常膨大，与卷柏类等植物的叶片极其相似。

拟叶蚤蝼（b：整体图，d：中足腿节与胫节，f：后足腿节）与同期间卷柏类植物（a、c：整体图，e：小叶，g：叶片） （图片来源：作者供应）

此外，本研究还创造了七枚含有覆物伪装昆虫的琥珀，涉及两大类昆虫——啮虫目和半翅目蟾蝽科。
个中六枚啮虫目昆虫包括三个形态种类，一枚蟾蝽科昆虫包含一个形态种类。

蟾蝽科昆虫是一类比较凶猛的捕食性昆虫，它们具有带刺的粗壮前足用以捕捉猎物。
本次创造的蟾蝽科昆虫背上覆盖有大量的碎屑物，包括土壤颗粒、砂砾和植物碎屑等，这类昆虫极有可能利用背部的刚毛将碎屑物质粘在其背上。
我们乃至可以想象出当时的情景——一亿年前，一只蟾蝽后背上背满了砂砾等杂物，隐蔽于地面，等待猎物的涌现，伺机而动。

覆物伪装的啮虫和蟾蝽（图片来源：作者供应）

这一研究事情也极大地引起了著名古生物画师杨定华的把稳，经由严谨求证和合理推测，他为拟叶蚤蝼和覆物伪装的蟾蝽绘制了生动形象的生态复原图，将其更好地呈现在我们面前。

覆物伪装的蟾蝽与它的猎物——拟叶蚤蝼生态复原图（杨定华绘制）

超过一亿年，人工智能锁定原形

看到上面的伪装植物叶片的蚤蝼，大概你会以为不可思议——恕我眼拙，古生物家是怎么确定这是蚤蝼而不是叶子呢？实在，除了古生物学家们的细心和严谨，人工智能也在个中发挥了主要的浸染。

由于化石保存的不完备性，人们对化石中拟态行为的剖断每每只能依赖肉眼不雅观察与主不雅观剖断，短缺定量化的剖析与剖断。
因此，南古所的科研职员与武汉大学大数据与云打算实验室主任崔晓晖带领的研究团队互助，大胆考试测验运用人工智能中的孪生神经网络对地质历史期间的拟态行为进行定量剖析，并首次供应了一套初步的定量剖断模型与方法。

孪生神经网络是近年来新发展的人工智能剖析技能，被广泛运用于图像相似度衡量中。
这一技能可以提取肉眼无法不雅观察到的多维信息，从而对不同图片之间的多维间隔进行定量化打算，并得出不同图像之间的不相似度数值。
由此古生物学家便可以客不雅观地判断不同图像之间的相似性，进一步判断昆虫是否拟态。

不同拟态昆虫与植物之间的不相似度打算结果（图片来源：作者供应）

早在2016年和2018年，我国科研职员就曾在缅甸琥珀中陆续创造过植物拟态和覆物伪装的化石记录，分别是拟态卷柏等植物的草蛉幼虫，以及覆物伪装的蝶角蛉、细蛉和猎蝽等。
而这次的研究中，科研职员又在缅甸琥珀中创造了大量具有拟态和伪装行为的昆虫化石，宣布了中生代首个直翅目昆虫拟态植物叶片的记录，并且首次为昆虫化石的拟态供应了一套初步的定量剖断模型与方法。

实际上，本次研究成果不仅是啮虫目和半翅目蟾蝽科这两大类昆虫的覆物行为在中生代的首次宣布，更将其覆物行为的记录推进到有花植物大辐射（编者注：指被子植物的大爆发）之前，表明了大部分具有覆物行为的昆虫，在当时都已经蜕变出了覆物伪装这一繁芜行为。
这充分证明了在有花植物大辐射之前的生态系统中，捕食者与猎物之间的捕食关系已经极其繁芜，是不同生物类群之间协同蜕变的结果。

随着技能的发展，全新的方法和手段正在让古老的化石抖擞出新的活力与活气。
随着数据库的扩增，人工智能的方法在剖断古昆虫的拟态方面一定可以日趋完善和成熟。
除此之外，相信在不久的将来，人工智能这一崭新的工具在化石的自动识别与分类等领域一定可以展现出更高的代价。

参考文献：

[1] Wang, B., Xia, F., Engel, M. S., Perrichot, V., Shi, G., Zhang, H., Chen, J., Jarzembowski, E.A., Wappler, T., Rust, J. (2016). Debris-carrying camouflage among diverse lineages of Cretaceous insects. Science Advances, 2(6), e1501918. 10.1126/sciadv.1501918

[2] Liu, X., Shi, G., Xia, F., Lu, X., Wang, B., & Engel, M. S. (2018). Liverwort mimesis in a Cretaceous lacewing larva. Current Biology, 28(9), 1475-1481. https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.03.060

[3] Xu, C., Wang, B., Fan, L., Jarzembowski, E.A., Fang, Y., Wang, H., Li, T., Zhuo, D., Ding, M., Engel, M.S. (2021). Widespread mimicry and camouflage among mid-Cretaceous insects. Gondwana Research. https://doi.org/10.1016/j.gr.2021.07.025.

[4] Fan, L., Xu, C., Jarzembowski, E. A., Cui, X. (2021). Quantifying plant mimesis in fossil insects using deep learning. Historical Biology, 1-10. https://doi.org/10.1080/08912963.2021.1952199.

来源：中国科学院南京地质古生物研究所

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