婚飛(英文:swarm),是昆蟲求偶過程中出現的一種群體聚集行為。蜉蝣、石蛾、石蠅以及許多較為低等的雙翅目長角亞目昆蟲都具有婚飛的群體繁殖行為。
婚飛通常是一定數量的昆蟲個體在飛行中進行交配的場合。不同的昆蟲類群會依據特定的標志物,在不同的地點、不同的時間以及以不同的飛行模式形成獨特的婚飛群。昆蟲婚飛時,成群結隊的雄性昆蟲產生信息素或者聲音來吸引遠方的雌性,能大大提高昆蟲找到配偶交配的幾率。婚飛是昆蟲的一個基本行為,婚飛群使不同基因型的昆蟲相遇并促使遠源繁殖;在幼蟲發育地點成片狀分布并局部分散的情況下,如果成蟲不擴散近親繁殖就會發生,此時婚飛顯得特別重要。早在白堊紀中期,石蛾作為毛翅目的祖先特征,婚飛行為在演化過程中也受到同時期新演化出掠食者壓力的影響。復雜的婚飛行為在1.8億年前就已經存在,是最古老的昆蟲婚飛行為。
名稱由來
在短暫的成蟲階段,蜉蝣需要完成繁殖任務。雄蟲在空中形成密集的集群,雌蟲飛入并穿過雄蟲的集群,找到雄蟲交配,再找到合適的地方產卵。在生物學上,蜉蝣成蟲的這種大規模的集體“飛行婚禮”,被稱為婚飛。
發生場所
婚飛通常是一定數量的昆蟲個體在飛行中進行交配的場合。不同的昆蟲類群會依據特定的標志物,在不同的地點、不同的時間以及以不同的飛行模式形成獨特的婚飛群,婚飛地點通常具有種特異性,盡管也有不同種混合婚飛的報道(特別是在熱帶和亞熱帶物種中)。很少會有兩種或以上的昆蟲在同一時間段和同一標志物上形成婚飛群。適宜的光照、風速較小的穩定環境以及潮濕的條件往往最適合婚飛的進行。長角亞目的昆蟲婚飛多發生在其羽化或取食地點周圍的植物上。常見的婚飛地點包括水邊(如水面亮色與岸邊暗色的對比)、道路旁、樹冠、樹枝端部下方、森林中大樹的遮蔽空地、牛身上、牛糞堆上以及葉子等突出物體。這些地點具有種類特異性,有時看起來十分普通,但由于相對尺寸、光亮度或輪廓的差異,對不同種類的昆蟲具有不同的吸引力。
行為分布
婚飛現象廣泛存在于雙翅目中的多個類群。長角亞目的5個科,分別是搖蚊科、蠓科、蚊科、蚋科和癭蚊科是研究最為深入的對象。研究過程中,還發現大蚊科昆蟲也存在婚飛現象。短角亞目中,舞虻科、虻科、蜂虻科和食蟲虻科的婚飛受到了昆蟲學家的重點關注。對于環裂亞目,盡管婚飛的文獻記錄較少,但也有蠅科、食蚜蠅科、實蠅科、廁蠅科和舌蠅科的婚飛現象的報道。需要特別注意的是,盡管舞虻科昆蟲具有婚飛習性,但并非所有種類都如此。現已確認有5個亞科-小室舞虻亞科、阿舞虻亞科、捷舞虻亞科、毛脈舞虻亞科和舞虻亞科-具備婚飛習性,而其它亞科尚未發現這一現象。
基本原理
昆蟲婚飛時,成群結隊的雄性昆蟲產生信息素或者聲音來吸引遠方的雌性,能大大提高昆蟲找到配偶交配的幾率。
研究歷史
婚飛是昆蟲的一個基本行為,許多昆蟲都有這一習性。早在白堊紀中期,石蛾就已經存在婚飛行為,并且作為毛翅目的祖先特征,婚飛行為在演化過程中也受到同時期新演化出掠食者壓力的影響。復雜的婚飛行為在1.8億年前就已經存在,是最古老的昆蟲婚飛行為。結合祖先狀態重建分析得出在三疊紀毛翅目剛出現時已經具有了婚飛行為,表明婚飛行為是毛翅目的祖征。而在毛翅目演化中,作為祖征的婚飛行為也出現多次逆轉現象;在現生環須亞目中,婚飛行為在蝶蛾和多距石蛾部分類群中喪失;在現生的完須亞目中,婚飛在多個支系中缺失,包括小石蛾科、原石蛾科、舌石蛾科、鱗石蛾科、沼石蛾科和齒角石蛾科等。
1634年有蚊蟲婚飛的觀察記載,但瘧蚊屬婚飛和求偶交配的分子機制未闡明。2022年6月,中國研究人員在賀州市西灣盆地下侏羅統石梯組中發現了豐富的海陸相動植物化石,建立了“西灣生物群”并揭示了最古老的昆蟲婚飛行為,這也是迄今最古老的昆蟲資源脈沖現象,相關成果發表于《地質學》和《歷史生物學》期刊。
婚飛過程
紅火蟻
婚飛是紅火蟻主要的自然傳播方式,主要發生在成熟蟻巢中。紅火蟻的蟻巢一年四季都會產生有翅雄蟻和雌蟻(有翅生殖蟻),當環境條件適宜時,便會開始婚飛。婚飛可發生在一年中的任何時間,尤其是在春末和夏初,通常出現在降雨前1小時到雨后2天的晴天。婚飛的最佳氣溫為24℃以上,空氣濕度達到80%以上。婚飛的持續時間因蟻巢而異,最長可持續9天,通常從上午10點開始,持續至下午2點左右。螞蟻在婚飛過程中,有翅生殖蟻會在90至300米高空中交配,交配后雄蟻立即死亡,而雌蟻則尋找潮濕的地點或反射面降落并脫翅。婚飛后的雌蟻容易被汽車或水池等反光面吸引,成百上千地聚集在卡車的車板上,借助車輛運輸,被運送至幾百英里外,建立新的巢穴并開始繁殖。如果有風,交配后的雌蟻可能會隨風擴散到距離原種群1公里甚至3至19公里以外的地方建立新巢。
蜜蜂
蜜蜂的蜂王在性成熟后,會進行交尾飛行,即婚飛。蜂王的性成熟一般在羽化后的5至7天內完成,婚飛通常發生在晴朗溫暖的天氣條件下,時間集中在下午2至5時。在山區,蜂王的平均婚飛距離為2至5公里,而在平原地區,這一距離顯著增加,實驗表明最遠可達18.5公里。處女王通常會進行一次以上的婚飛,通常與7至15只雄蜂交尾。交尾并開始產卵后,蜂王不再進行婚飛。雄蜂的婚飛一般在其羽化后的8至14天開始,平均為12天,與處女王的婚飛時間一致。雄蜂的婚飛范圍更廣,在山區的平均婚飛距離為5至7公里。雄蜂在與處女王交尾后會立即死亡。
螞蟻
螞蟻的交配和繁殖需要適宜的溫度和濕度,最理想的繁殖溫度為25°C,相對濕度為70%至80%。螞蟻的婚飛分為三個階段:婚飛始期、盛期和末期。婚飛始期由工蟻開始修筑部分婚飛孔,孔高2厘米以上,底徑3厘米以上,外形呈不規則的小土堆。當氣候適宜時,少量雌蟻和雄蟻開始試飛。婚飛盛期是在試飛后,絕大多數巢體的有翅雌、雄蟻筑起婚飛孔。婚飛孔的數量與巢體內有翅雌、雄蟻的數量成正比,通常有幾個到幾十個婚飛孔。如果氣候條件適宜,大部分有翅雌、雄蟻會進行婚飛。到了婚飛末期,所有群體在婚飛結束后封閉婚飛孔,婚飛孔口不再打開。
蜉蝣
蜉蝣的婚飛過程是在空中一邊飛行一邊交配。雄蜉蝣的外形獨特,其前足纖長細致,形成了其獨特的形象特征。大多數蜉蝣的婚飛發生在下午或傍晚,雄蜉蝣會用其長長的前足抱住雌蜉蝣的前胸,場景猶如熱戀中的情侶般親密。此時,雌蜉蝣會將其腹部后方的尾絲伸直,雄蜉蝣則迅速將自己的尾絲向前伸展完成交配。交配過程時間非常短暫,通常持續不到半分鐘。交配結束后,它們迅速下降至地面,隨后分開。不久之后,雄蜉蝣便結束了它短暫的生命旅程。
參考資料 >
昆蟲婚飛行為億萬年如何演化?最新研究揭秘毛翅目“前世今生” .中國新聞網.2024-09-21
最新證據:昆蟲界浪漫的“婚飛”,一億年前就有了!.百家號.2024-09-21
科學家發現1.8億年前蜉蝣“飛行婚禮”化石.新華網.2024-09-21
Science:王四寶團隊揭示蚊子婚飛和求偶的奧秘.澎湃新聞.2024-09-21
我科學家揭示最古老昆蟲婚飛行為.搜狐網.2024-09-21