初中生物趣味小知识知识扩展：昆虫通信的奥秘素材新人教版.doc

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1、昆虫通信的奥秘扬州八怪之一的李蝉有一首歌咏纺织娘的诗：“机声轧轧月初斜，似此虫声又一家，晚起思画寻未得，夜深归来咽秋花。”这首诗维妙维肖地描述了纺织娘委婉动听的鸣叫情景。那么，为什么像纺织娘一样的鸣虫会一直不停地鸣叫呢？原来，鸣叫是鸣虫传递信息的一种方式，纺织娘的鸣叫只是向同类发出求偶的信号，并非诗人想象的那样人格化和思维化。科学家利用先进的科学技术，对数十万种昆虫的通信方式进行了分析研究，他们发现昆虫传递信息的高明程度竟值得“万物之灵”——人类学习哩！例如，一只雌蛾在几分钟内便可在方圆四千米内招来十万只雄蛾，你看这多么奇妙啊

2、！秘密在哪里在1837年，生物学家莱费白发现某些昆虫的通信联系是依靠雌虫腹部释放出的某些化学气味，从而揭开了研究昆虫通信秘密的序幕。1957年生物化学家许奈特用电化学的方法使这项研究工作有了重大突破，他发现许多昆虫接收信息的部位是在触角。许奈特用微小的氯化银电极插入雄性家蚕的触角内，并第一次测得了家蚕的触角电位。此后，许多化学家纷纷仿效，用触角电位来研究昆虫的信息物质与触角电位的相互关系。1961年，生物化学家莫里，把这一领域的研究工作进一步推向了分子水平。他首先将微电极插入昆虫触角中一个十分微小的锥形感觉器内，开创了在单细胞

3、水平上研究昆虫化学感受器功能的新方法。高倍电子显微镜的发现和应用，为在分子水平上研究昆虫触角的内在结构提供了方便。这一切均使科学家们认识到昆虫接受信息的部位是昆虫的触角。那么，一丁点信息物质（化学气味物质），与触角上微小的感受器为什么会组成严密的通信网，而且如此灵敏、正确无误呢？巧妙的“生物天线”美国生物化学家卡拉汉用电子显微镜对昆虫触角进行电子扫描，得出结论：昆虫触角上的化学物质感受器活像无线电工程上的天线，无论是形态、结构和性质，都十分相像，所不同的只是无线电天线是接受无线电波的，而昆虫触角上的化学物质感受器是接受化学物质

4、发4出的电磁波的。以后，卡拉汉就借用无线电学上的名词，把昆虫触角称为“生物天线”。生物天线的结构十分巧妙，它的口径相对较大，长度约在2～160微米之间，且具有光滑、等角、波纹化、螺旋型、沟型化等优点。它能敏感地接受特异性的化学物质所释放的能量。不同种类的昆虫有着不同的生物天线，接收同类化学物质所释放的电磁波，难怪几微克化学物质（或称信息素）所发出的气味就可招来成千上万只昆虫。1982年美国佛罗里达州生物学家做了一个特殊实验，试图来证明昆虫所发出的这种电磁波的存在。他们用激光照射昆虫信息素的合成物，结果确实探测到它能逸发出引诱雄

5、蛾的电磁波。接着他们采用荧光照射人工合成的信息素，结果发现它能激发出颜色颇像常见的氖灯的光波，难怪夜蛾在夜间如此趋从氖灯，从而证明所激发的光波就是雌蛾求偶的电磁波，它可使几千米以外的雄蛾向发光小瓶扑来。这一实验再次证明昆虫是依赖生物天线来接收化学物质所发出的电磁波的。奇特的红外线接收器1974年加拿大化学家赖特用大量实验事实进一步证明，在某些昆虫触角上有一个十分高明的红外线接收器，它随时可接收昆虫化学物质发出的红外线。赖特认为昆虫发出的化学物质——信息素本身就是一台“红外线发射器”。因为任何化学物质都是由原子组成的，分子中原子

6、的振动和转动都会产生微弱的电磁波——红外线。目前大部分鳞翅目昆虫的信息素，分子结构都是直链的脂肪族不饱和化合物，它的分子和原子的振动和转动会发出不同频率的红外线和微波，而昆虫触角上就“装”有接收一定频率的红外线接收器。例如某种苍蝇的引诱剂，它有多种异构体，但其中只有一种异构体有引诱作用。这说明只有发出一定频率的红外线或微波，才能被某一昆虫所接收。这就是为什么一种昆虫常常只受单一信息素引诱的缘故。形形色色的活“分子筛”美国生物化学家莫里等人通过实验提出了另一种看法，他认为昆虫的感觉细胞有三十多种，不同的嗅觉细胞对不同的化学物质有

7、不同的反应。例如蝗虫有四种感觉细胞，蜜蜂有十种感觉细胞，黑草蚁有十一种感觉细胞。每种感觉细胞的细胞膜上有若干个受体部位，构成形形色色的“分子筛”。4当各种化学物质到达分子筛时，只有一类分子能被分子筛接受，也就是让其通过，而其他分子就不能为分子筛所接受。通过“分子筛”的分子又被感觉细胞接受，从而产生一定的脉冲微波，使昆虫获得信息。例如蝗虫的感受器就有脂肪酸型、胺基型等。脂肪酸型分子筛只能接受短链的脂肪酸，如甲酸、乙酸、……辛酸等，长链的脂肪酸就不能通过分子筛到达感觉细胞了。由此可见，感觉细胞内感受器的形状、大小以及气味物质的官能

8、团（电性原因）和官能团位置（立体原因）等因素对感觉细胞的感觉都有一定的影响。另外，当多种化学物质分子同时作用于感觉细胞时，感受器会产生特别敏感的电脉冲，从而对昆虫的生理活动产生综合性反应。“性格”特殊的受体蛋白质最近，科学家对昆虫通信的秘密，又有一种新的看法和解释。他们认为昆