第二章 昆虫的基础知识

想要真正地认识、了解昆虫，就必须对其身体结构及其生存习性等进行细致的分析。
 
昆虫的外部结构
昆虫的身体分为头部、胸部和腹部。
 昆虫的头部结构
触角
在昆虫的头部有着各种各样的感觉器官。昆虫的触角除了有触觉外，也时常被用来传递气味信息。有些雄性蚊子的触角甚至具有听觉能力，这使得它们可以借助触角，听出同类雌性蚊飞行震动时的声音，已完成求偶交配。
昆虫的触角是它们彼此间沟通最重要的工具。以蚂蚁为例，那些在地下黑暗的巢穴里自如往来的蚂蚁们，面对复杂交错的地道网，仍然能够保持良好的方向感，它们忙忙碌碌地进出巢穴，寻找、搬运和贮藏粮食，产卵繁殖，躲避敌害，整个家族都井然有序，这全归功于它们能够用触角交流信息，沟通情况。
蚂蚁的触角为什么能起到如此微妙的作用呢？
原来两只蚂蚁在互相碰触角时，会分泌出一种化学物质，并将其传送给对方，这种化学信号对蚂蚁的神经产生某种刺激作用，使蚂蚁知道对方想要向自己“表达”什么。
眼睛
昆虫的眼大多是由上千只单眼组成的复眼。每只单眼都能够独立成像，然后这些单独的成像被合成一幅网格式的全像。很多昆虫还会有2～3只单眼，这些单眼一般不具备成像的能力，昆虫只是利用这些单眼来透光，以便调节自身的作息生物节律。
大多数昆虫的复眼呈圆形，也有卵圆形或肾形。它们的视觉范围很广，一部分昆虫的水平视觉范围和垂直视觉范围甚至可以达到360°。
昆虫的复眼是由许多个六角形的小眼组成，每个小眼与单眼的基本构造相同。昆虫复眼的体积越大，小眼的数量就越多，看东西的视力也就越强。
昆虫复眼中小眼的数目并不固定，从最少的只有一个小眼，到最多的有数万个小眼。
昆虫小眼的构造很精巧，它有一个如凸透镜一样的集光装置——角膜镜。小眼表面的六角形凸镜，下面连着圆锥形的晶体，在这些集光器下面连接着视觉神经。神经利用集光器传入的光点来感受光的刺激，而后造成“点的影像”，许多小眼的点的影像相互作用就组成“镶嵌的影像”。如果把昆虫的一只复眼纵向剖开，在放大镜或显微镜下观察，就会看到多棱的小眼聚集在一起，很像一只奇妙的万花筒。
复眼是昆虫最为重要的一类视觉器官，可以帮助它们分辨出近距离的物体，特别是运动着的物体。
昆虫与人类一样，可以分辨出不同的颜色，但与人类感受的波长不同。昆虫能感受到的波长范围为240（紫外光）～700（黄、橙色）毫微米。
蜜蜂不能区分橙红色与绿色，荨麻蛱蝶看不见绿色和黄绿色。也就是说，一般的昆虫对紫外线很敏感，但感受不到红光。
口器
昆虫的口器位于头部上。昆虫的上颚是有力的嚼咬工具，下颚主要是稳住食物以便进一步细嚼品尝。
昆虫的口器随着昆虫种类和其食性的不同，也有着很大的区别，一般可以分为5种类型：
1. 咀嚼式口器，其主要以咀嚼植物或动物的固体组织为食。如蜚蠊（即蟑螂）、蝗虫。
2. 嚼吸式口器，这种口器构造较为复杂。除了大颚可用来咀嚼外，中舌、小颚外叶和下唇须还合并构成复杂的食物管，借以吸食花蜜，如蜜蜂。
3. 刺吸式口器，这种口器形成了针管形，用以吸食植物或动物体内的液汁。刺吸式口器不能进食固体食物，只能刺入组织中吸取汁液。如蚊、虱、椿象等就长有这种口器。
4. 舐吸式口器，主要部分为头部和以下唇为主构成的吻，吻端是下唇形成的伪气管组成的唇瓣，用以收集物体表面的液汁；下唇包住了上唇和舌，上唇和舌构成食物道。舌中还有唾液管。具有舐虹吸式口器的最为典型的代表就是蝇。
5. 虹吸式口器，是以小颚的外叶左右合抱成长管状的食物道，盘卷在头部前下方，如钟表的发条一样，用时伸长。典型代表昆虫有蛾、蝶等。
 昆虫的胸部结构
昆虫的胸部是由3个体节组成，由前向后依次被称为前胸、中胸和后胸。每个体节都带有一对附肢，即胸足。
昆虫的第一胸节的背部被称为前胸背板，通常会特别加固。另外的两个胸节的背面通常会各带有一对翅。在甲虫的前对翅膀之间还有一块三角形的甲片。
昆虫翅膀中有分支复杂的血管系统，被称作翅脉。其走向和分布可作为分辨昆虫种类的特征之一。昆虫前翅比后翅窄而有力，有时会加固，如鞘翅目，其前翅就特化为较坚硬的构造，称为翅鞘。
在双翅目昆虫中，只有一对翅膀发育正常。而后面另一对翅膀则已经演化成为平均棍。许多无翅昆虫应该是在进化的过程中失去了翅，最终成为寄生虫，如跳蚤、虱。但是在蝗虫里面也会找到许多没有飞行能力的种类。一些古老，构造简单的古昆虫也飞不起来，它们应该是从没有飞行能力的昆虫祖先演化而来的。
昆虫的胸足
足是昆虫的运动器官。昆虫有3对足，前胸、中胸和后胸各有一对，我们相应地称其为前足、中足和后足。每个足由基节、转节、腿节、胫节、跗节和前跗节几部分组成。
基节是足最基部的一节，多粗短；转节常与腿节紧密相连而不活动；腿节是最长最粗的一节；第四节叫胫节，一般比较细长，长着成排的刺；第五节叫跗节，一般由2～5个亚节组成，为的是便于行走。跗节通常分为5个跗分节，有时还带有成对的爪子，可以用它们来扒住物体，两个爪之间还常有个囊状的悬垫，也叫做爪垫，可借其表面分泌的黏着物质，附着在光滑物体的表面。有时爪垫变为针状，称为爪间突。
很多昆虫的跗节及悬垫表面都生有一些感觉器官，可以感觉到接触物的情况，凭借这种感觉来决定其行动。有些昆虫的前足跗节上还生有嗅味的感觉器官，如蝇类、媒蛾类，它们可以用前足来判断可取食物的有无。
昆虫的胸足通常是特化的，这有助于生活在不同环境中的昆虫更好地完成如挖、跳、游泳或是捕捉等任务。
胸足的类型
昆虫的种类不同、习性不同、生活的场所也不同。为了适应不同的生活环境，昆虫足的形状也有很大的进化区别。其功能从最初单一的行走功用逐渐发展为具有多种功能的器官。昆虫的足主要分为以下几种类型：
1. 步行足：瓢虫、步行虫、天牛等昆虫，虽然有翅但已不善于飞翔，为了适应其在地上“跑”的生活需要，经过长时期的演变，它们的6条腿变得又细又长，这就使他们跑起来十分快速。这种足就叫做步行足。
2. 捕捉足：螳螂、猎蝽等捕食性昆虫属于益虫，它们不吃庄稼，专门靠捕食小动物为生。它们从卵里孵出来就有一对刀状的前足。这种前足的基节延长，腿节腹面有槽，胫节可以折嵌到腿节的槽中，腿节和胫节上还常装备着锐刺，是捕捉猎物的有力武器。当它捕获猎物时，可以利用腿节和胫节把要吃的东西夹住，再利用胫节内侧和腿节外侧锐利的刺将猎物撕碎吃掉。这种足就叫捕捉足。
3. 跳跃足：蝗虫、蟋蟀、蚤蝼、跳甲等昆虫十分善跳，它们的后足腿节膨大，内有发达的肌肉，可以控制胫节的屈伸，产生跳跃行为。倘若在捕捉这些昆虫时做不到手疾眼快，它们就会在一瞬间消失得无影无踪。
4. 开掘足：蝼蛄要在土里生活，挖筑隧道，偷吃庄稼的根、茎，那么它们是怎样钻到地里的呢？原来它们的前足又粗又壮，上面还有几个大齿，像是专门挖土的铲子，掘起土来十分方便。这种足就叫做开倔足。
5. 游泳足：龙虱、仰蝽等生活在水中的昆虫，能够捕捉鱼苗作为食料，是养渔业的大害。鱼在水中的游速很快，那昆虫又是怎么追上鱼呢？原来龙虱、仰蝽的身体接近流线型，很像一只快速行进的潜艇；中足和后足又长又扁，向里的一面还长着一排整齐的长毛，这四条腿就像四只划船用的桨，这样游起来就很快了。这种足叫做游泳足。
6. 携粉足：蜜蜂每天忙忙碌碌，穿梭在花丛中采集花粉和花蜜。它们是用什么来携带采集到的花蜜呢？原来经过长期的适应，它们的后足胫节特化得又宽又扁，上面有长毛相对环抱，专门用来携带花粉，被称作“花粉篮”。它的基节比一般昆虫的基节要大，内面有10～12排横列的硬毛，用来梳刮沾在身体上的花粉。这种足就叫做携粉足。
7. 抱握足：如雄性龙虱的前足跗节特别膨大，上面还有吸盘状的构造，交配时用以挟持雌虫。这种足就称为抱握足。
8. 攀缘足：生活在毛发上的虱类，跗节只有1节，最末一节为一大型钩状的爪，胫节肥大，外缘有一指状的突起。当爪向内弯曲时，尖端可与胫节端部的指状突起密接，构成钳状的构造，牢牢地夹住寄主的毛发。这种足被称为攀缘足。
胸足的功用
昆虫的足有很多的妙用，一些蜂类前足胫节末端和第一跗节基部共同形成净角器，专门用来清洁触角，去掉粘着在触角上的东西；苍蝇足末端形成了爪垫，垫内充血，下面的凹陷就像个真空杯，垫上还有能分泌黏液的毛，所以苍蝇能在光滑的玻璃板上行走，不会打滑，甚至倒悬在天花板上也能自由移动。
有些昆虫的“耳朵”（听器）就长在前足上，例如大家喜爱的蟋蟀就是用前足上的鼓膜听器来接受异性的呼唤。苍蝇等昆虫的足的跗节还有感受味觉的功能。
生活在阴暗的树皮下，岩石的潮湿苔藓下的足丝蚁目昆虫，是用足来造丝，编织成坑道状的巢，在里面生活和繁殖，因而它们的足就有着特殊的构造。足丝蚁前足的第一跗节特别膨大，里面贮藏着110多个纱锭一样的丝腺体，好像是一台纺织机，每个丝腺体都是圆形的，丝腺体的壁内有一层细胞核，但没有明显的细胞分界，所以丝腺是合胞体腺，每个腺腔被原生质直接变成的分泌物填满，分泌物沿着扁平的细胞腺管向外流出，腺管开口于细长表皮突起的顶端。当液体状的分泌物从腺管排出后，与空气接触即成为编织坑道用的丝。这种造丝的腺体在脱皮时会周期性地更新。足丝蚁的一生中尽管要经过几次脱皮，但足上造丝的功能不会减退。
昆虫的足不但有爬、跳、捕、挖的本领，有些种昆虫足的拖拉力和抓力也很惊人。一只仅有6克重的小甲虫，可是它用足拖的物体重量(在一辆轻便的四轮小车上)却有1.093公斤，比这只小甲虫的体重要大181倍。一匹体重700公斤的健壮马，在良好的路面上也只能拖得动3.5吨的货物，只是相当于体重的5倍（人的牵引力大致也只有体重的5倍）。而一只蚂蚁却能轻而易举地把超过自身体积和重量1400倍的食物或筑巢材料拖入自己的巢中。一只老熟期的大蠼螋的体重仅有0.5克，如果将一辆170克的玩具小空车，用线拴在它的身体上，它仍能用三对足很轻松地拖着走，当把车上的物品增加到265克时，它能勉强地拖动。如果拿这只蠼螋的重量（0.5克）去除它所拖动的小车和里面所装东西的总重量，把得数四舍五入后，便可得到一个惊人的数字——530倍。
昆虫的足都很细小，因此也很难想象它们能用足上脆弱的爪子抓起很重的物体来。有人为了证明昆虫足的抓力，曾作过这样的试验：用一根线在蜻蜓的胸部缠上一圈，把它悬挂起来，然后放一块粗糙些的重物让它抓住，结果发现蜻蜓能抓起相当于体重20倍的物体达10分钟之久。用同样的方法作试验，螳螂能抓起324克的重物，比它的体重大53倍。大蠼螋能抓起52克的重物，比它的体重大104倍。
翅膀
昆虫是无脊椎动物中唯一有翅的动物。飞行使昆虫在觅食、求偶、避敌和扩大分布范围等方面都比陆地动物要技高一筹，并成为昆虫纲繁荣兴旺的基础。
昆虫翅膀的来源与鸟类不同，鸟类的翅膀是由前肢转变来的，而昆虫的翅膀则是由向两侧扩展成的侧背叶发展而来的。昆虫的翅膀十分灵活，不用时还可以收折在身体背面。昆虫翅一般呈三角形。生物学家们为了研究方便，将昆虫翅的每个边和角都给以一定的名称，并对不同的翅面进行细致的分区。
 昆虫的腹部结构
昆虫在腹部有着许多重要的器官，如管状的心脏、梯形神经系统、胃肠系统和生殖器官。部分器官会延伸至前方，如神经中枢——咽上神经节或是脑部，和其他动物一样位于头部。在昆虫的腹部躯体中还藏有分支的气管，它们可以直接利用这些气管把氧气送到身体的各个器官去。昆虫的线粒体位于器官开口附近，可以更快地利用空气。昆虫在体侧壁具有气孔，直接与外界大气接触，可透过肌肉的收缩而关闭，为一种开放式循环系统。
前肠
昆虫前肠的功能主要在于取入、贮存、磨碎食物，将食物送到下一个区域。通常前肠被分为口、食道和嗉囊3部分。口的唾液腺提供液体与酵素，可以润滑并分解食物；嗉囊主要的功能为贮存食物；前胃或称砂囊，具有齿用以磨碎食物。
中肠
昆虫主要的消化在中肠进行，然后肠道内食物残渣及来自马氏管的尿进入后肠。
中肠分为两个主要区域，管状的胃和末端封闭、被称为盲囊的侧支囊。大部分昆虫的中肠皮膜与食物之间有围食膜，由几丁质纤维、蛋白质和碳水化合物交织合成，功能为保护消化的细胞。
中肠到后肠之间有幽门瓣膜调节物质从中肠至后肠。
后肠
昆虫的后肠主要负责水分、盐类及其他有用的分子以粪便的形式经由肛门排出之前的吸收。后肠分为回肠、结肠和直肠3部分，都用来吸收水分和盐类。马氏管作为排泄器官，从血液腔中移除含氮废物。有毒的氨进行化学反应，转换成尿素，再转换成尿酸。以排遗颗粒排出体外。而直肠垫帮助水分调节吸收的速率。
昆虫的生存
 昆虫的生活空间
不同种类的昆虫能够适应不同的生活空间。由于昆虫种类非常繁复，因此昆虫的生存环境也是比较多样的。从高山到深渊，从赤道到两极，从海洋、河流到沙漠，从草地到森林，从野外到室内，从天空到土壤，到处都可以看到昆虫的身影。
按主要虫态最适宜的活动场所来区分，昆虫的生存空间大致可以分为5类：
1. 空中。有些种类的昆虫大多是在白天活动，其成虫期具有发达的翅膀和口器，寿命较长。如蜜蜂、马蜂、蜻蜓、苍蝇、蚊子、牛虻、蝴蝶等。这类昆虫在空中活动时，主要是进行迁移扩散、寻捕食物、婚配求偶和选择产卵场所。
2. 地表。有些昆虫无翅或不善飞行，一般情况下只能靠爬行和跳跃来完成移动；有些昆虫虽有飞行能力，但其幼虫期和蛹期也是在地面上进行生活的；另外还有很多寄生性昆虫和专以腐败动植物为食的昆虫，也大部分在地表活动。在地表活动的昆虫占所有昆虫种类的绝大多数，因为地面是昆虫食物的所在地和栖息处。以地面为主要活动空间的常见的昆虫类包括步行虫、蟑螂等。
3. 土壤。有些昆虫以植物的根和土壤中的腐殖质为食料。由于它们在土壤中的活动和对植物根的啃食而成为农业、果树和苗木的一大害。这些昆虫最害怕光线，大多数种类的活动与迁移能力都比较差，白天很少钻到地面活动，晚上和阴雨天是它们最适宜的活动时间。这类昆虫常见的有蝼蛄、地老虎（夜蛾的幼虫）、蝉的幼虫等。
4. 水中。有些昆虫终生活动于水中，如半翅目的负子蝽、田鳖、龟蝽、划蝽等，鞘翅目的龙虱、水龟虫等。有些昆虫只是幼虫（特称它们为稚虫）生活在水中，如蜻蜓、石蛾、蜉蝣等。
5. 寄生。还有一类昆虫的体型小、活动能力差、视力弱。这类昆虫只能靠寄生在哺乳动物的体表，吸血为生，如跳蚤、虱子等。
另一些昆虫寄生在其他昆虫体内，对人类有益，可利用它们来防治害虫，称为生物防治。这些昆虫主要包括小蜂、姬蜂、茧蜂、寄蝇等。
在寄生性昆虫中，还有一种叫做重寄生的现象。就是当一种寄生蜂或寄生蝇寄生在植食性昆虫身上后，又有另一种寄生性昆虫再寄生于前一种寄生昆虫身上。有些种类还可以进行二重或三重寄生。这些现象对昆虫来说，只是为了生存竞争的一种本能。
 昆虫的生长及发育
坚硬的外壳使得昆虫的生长受到限制。昆虫要突破这个生长限制，只能通过蜕皮这一方式。这一过程其实就是昆虫将旧的外壳褪去，换上新的更大的“外衣”。
昆虫的一生大概要蜕皮5~15次，其次数的多少因虫而异。蜕皮后，旧外壳一般会被丢弃。但也有许多昆虫，如蝗虫会吃掉这一层旧外壳。
有些昆虫其幼虫和成虫从外部形态比较仅体形较大，此种称为无变态。如衣鱼，与幼虫时期相比成虫生殖器官发育成熟，具有生殖能力；但外部形态无改变。而有些成虫的外形会与幼虫相差极大，其间的形变被称为变态发育。
如果成虫与幼虫生长的地方不一样，那么它们之间的形态差异会更为显著。如蜻蜓和蜉蝣。相反，当两者生活的环境相似，则它们的形态差别就没那么明显，如蝗科和臭虫科的昆虫。
如果幼虫直接发育成为成虫，会被称之为不完全变态。相对于此，若在这两种活动状态之间还存在着一个静止状态——蛹的话，则会被称之为完全变态。在这种发育中，昆虫会经过一个吐丝结茧，在茧内化蛹的过程。也有昆虫的发育类型是界乎于这两者之间的，如蓟马，其最后一个幼虫阶段就是静止状态。或者是蛇蛉目和鳞翅目的昆虫，它们的蛹在成虫破茧而出之前是活动的，而且在最后一次蜕皮之前，它们会另觅他处。
昆虫的幼虫阶段，其实就是不断进食的阶段。而成虫的任务通常只有一个，就是生育繁殖，很多时候甚至不再进食。因此昆虫的幼虫期通常会长于成虫期。最典型的就是蜉蝣。蜉蝣的幼虫期可以长达几年，而成虫期却只有一天。另外，金龟子的幼虫期为3年，成虫却活不到几天。
许多昆虫的生命周期少于一年，但它们拥有一套调节机制，可以使得其成虫在每年的同一个季节出现。这对它们的种群连续来说非常重要。因为有些昆虫的幼虫需要依赖某种特定植物，通过这种调节机制就可以使它们在每年同一时候找到合适自己生长的地方。例如某种蜂，它们需要专一收集某种花的花粉和花蜜，以提供其后代幼虫发育所需的营养。因此对于它们来说，采蜜期与花期同步就显得十分必要了。
昆虫在静止期会经历一系列的构造变化，而静止期可以发生在不同的发育阶段。许多蜜蜂和野蜂在蛹期前9个月就会以饱食状态静闭在造好的茧中，而且可以这样过上几年，才由蛹蜕变为成虫。也有许多昆虫可以在一年之间交替几代。
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有些昆虫的复眼在每侧又分为上、下两个，成为“四眼”昆虫，例如眼天牛、豉甲和浮游中的一些种类。特别是生活在水中的豉甲，由于它的复眼分为上、下两部分，因而在猎食时既能发现水面的目标，又能发现水中的目标。
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有一种蚂蚁的工蚁只有一个小眼，家蝇有4000个小眼，蝴蝶有1.2～1.7万个小眼，蜻蜓则有1～28万个小眼。
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昆虫的复眼虽然由许多小眼组成，但它们的视力远不如人类的好，蜻蜓可以看到1～2米，苍蝇只能看到40～70毫米。但昆虫对于移动物体的反应却十分敏感，当一个物体突然出现时，蜜蜂只要0.01秒就能做出反应。捕食性昆虫对移动物体反应能力更加迅速敏捷。
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最为独特的昆虫口器——锉吸式口器
锉吸式口器为缨翅目昆虫蓟马所特有，各部分的不对称性是其最为显著的特点。
蓟马的口器短喙状或称鞘状；喙由上唇、下颚的一部分及下唇组成；右上颚退化或消失，左上颚和下颚的内颚叶变成口针，其中左上颚基部膨大，具有缩肌，是刺锉寄主组织的主要器官；下颚须及下唇须均在。
蓟马取食时，喙贴于寄主体表，用口针将寄主组织刮破，然后吸取寄主流出的汁液。有人认为这类口器是咀嚼式口器和标准刺吸式口器的中间类型。
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在所有种类的口器中咀嚼式口器是最原始的，其他类型均由咀嚼式口器演化而来。昆虫不同类型的口器是对不同食性的适应。
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昆虫如何行走？
昆虫行走时是怎样让其6条腿分工协作的呢？
原来昆虫自有妙法，它们行走的时候以三条腿为一组进行，即一侧的前、后足与另一侧的中足为一组。这样就形成了一个三角形支架结构。当一边的三条腿在地面上向后蹬时，另外的三条腿即抬起伸出等待轮换。具体的情况就是，昆虫的前足用爪固定物体后拉动虫体向前，中足用来支持并举起所属一侧的身体，后足则推动虫体前进，同时使虫体转向。昆虫这样的行走方式使其无论何时都可以保持重心落在三角支架内。
当然了，并不是所有昆虫都是用6条腿来行走的，有些前足发生了特化的昆虫，会因为其足部退化等原因，在行走时只靠中、后足来完成了。大家最为熟悉的就是螳螂，螳螂的一对钳子般的前足经常是高举在胸前的，其行走时由后面4条足支撑地面行走。
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昆虫的“机翼”
昆虫飞行靠的就是薄薄的翅膀，虽然昆虫的身体都相对较小，但是要以更为轻薄的翅膀搭载昆虫的身体远行，显然是非常令人惊奇的。
英国剑桥大学的一个科研小组仿照飞蛾制造了一个机器人，再利用计算机控制飞蛾机器人在风洞中进行实验。结果发现，当飞蛾向下扑翅膀时，需要先将翅膀举到最高的位置，在翅膀向下运动时，从翅膀的根部产生了微小的空气涡流，然后从翅膀上方的根部向翅梢运动，这就使翅膀上方的空气压力大大降低，从而产生向上的吸力，将飞蛾“吸”在空中。
早在第二次世界大战结束时，科学家们就已经发现，三角形的扁平物体在空气中运动时，会产生类似飞蛾飞行时的空气涡流，从而托住这种物体在空中飞行。后来更是利用这一原理，研制出了三角形的“协和”式飞机，这种飞机靠三角形的机翼来产生飞行升力。
在20世纪之初，科学家以为用传统的空气动力学无法解释蜜蜂、飞蛾等昆虫的飞行原理，认为它们的翅膀不可能产生出足够的力。而现代科学证明，如果按单位功率产生的升力计算的话，蜜蜂产生的升力是飞机的3倍。
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水生昆虫的特点：
①体侧的气门退化，而位于身体两端的气门发达或以特殊的气管鳃代替气门进行呼吸作用。
②大部分种类有扁平而多毛的游泳足，起划水的作用。
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在地球上非常成功生存的家蝇甚至可以在一年之间交替15代。相反，一些蝗虫和蜻蜓种类，则需要5年的发育期。