尖突水龟虫雄性前足的结构

王晓玲

(白城师范学院，白城，137000)

水龟虫隶属于昆虫纲(Insecta)、鞘翅目(Coleoptera)、多食亚目(Polyphaga)、水龟虫科(Hydrophilidae)，原称牙甲，后称水龟虫，约2 000 种，分布世界各地，尤其是温带的淡水池塘。中国记载约80种，其中大型种有尖突水龟虫(Hydrophilus acuminatus Motschulsky)，又名尖突巨牙甲，生活于湖泊、池塘、鱼塘以及有水草的潺湲小溪和水沟中，分布极广，从东北至海南、从江苏至西藏均有记录，日本、朝鲜、缅甸亦有分布。水龟虫营养价值很高，蛋白质质量分数为51.60%(干质量)，脂肪质量分数17.96%(干质量)，灰分为3.10%(干质量)，富含矿物质和微量元素。水龟虫以其独特的营养滋补作用，一定的药理医疗价值，成为21 世纪的绿色食品之一。目前水龟虫来源完全依靠捕捉野生资源，但由于近年来的水域环境污染和人为滥捕，野生资源也日渐减少，水龟虫人工养殖与开发是唯一的出路［1］。水龟虫具有特殊构造的器官系统［2］，能够自如地在水中游泳、取食、繁殖、空中飞行、地面爬行、地下挖洞。水龟虫雄性个体的前足就是满足于水中繁殖等活动所产生的不同于其他水生生物的特殊结构。笔者以尖突水龟虫为材料，对雄性前足进行观察研究，为水龟虫进一步研究开发和人工科学养殖提供参考。

1 材料与方法

材料来源:尖突水龟虫采自于吉林镇赉嫩江水域，雄虫30 只。

中性甲醛(混合)固定液的制备:甲醛(浓)120 mL，蒸馏水880 mL，磷酸二氢钠4 g，磷酸氢二鈉13 g。

材料处理:取20 mL 固定液放入烧瓶中，将摘取的雄性的第1 对足浸入其中，24 h 后用于宏观观察及电镜扫描观察。

2 观察结果

尖突水龟虫体长35 ～40 mm，与龙虱生活在同一水域，体呈流线型、背面拱起，但体背比龙虱更凸出一些，体色近乎黑色。雌、雄成虫3 对足中第2、3对足，可视形态上未见区别，而第1 对足雌、雄可视形态差异很大。雄性个体前足为抱握足，其基节、转节、腿节、胫节深黑褐色，跗节黑褐色。基节与体壁构成关节，其表面较光滑;转节很小;腿节粗大、肌肉发达，表面较光滑，电镜扫描也未见凹陷与突起，无可视刚毛，但电镜扫描可见内缘有短而粗的刚毛，外缘有细而长的刚毛，且浓密(图1);胫节较之细，无可视刚毛，但见后缘有长刺，电镜扫描表面无凹陷与突起，也可见内缘有短而粗的刚毛，外缘有细而长的刚毛，且浓密(图1);跗节5 节(图2)，较雌性差异大，雄性个体前4 节由1 到4 节渐变宽，但不显著，第5 跗节较其显著宽大，呈顶角钝圆的三角形，底边位于足的纵轴上，整个跗节略呈凹陷状，其凹面向内，很像挖耳勺。电镜扫描显示在1 到4 节位于内表面中部有一沟状结构，其内生有细刚毛，刚毛斜向足端生长;在膨大的第5 跗节内侧面上位于纵轴有一明显的沟状结构，其内生有刚毛，沟状结构向足端由宽逐渐变窄，刚毛由细长逐渐变粗短，分布由密集逐渐稀疏，而在三角形片状结构近前跗节的腰上有33 个牛角样的刚毛，且每一根刚毛各自生长在一个刚毛窝中，刚毛尖弯向外侧，由上至下由疏到密，在这列刚毛的外侧有一沟状结构，而呈三角形的第5跗节另一边内侧隐约可见有极稀疏的刚毛分布。前跗节为一对爪，外爪大，不足片状，端部尖，内侧爪小，在两者之间有一垫，垫上生有呈簇的细长刚毛。各节上的刚毛表面均较光滑。着生在内缘的刚毛梳齿状，着生在外缘的刚毛鞭状。

图1 水龟虫前足腿节、胫节左侧扫描图

图2 水龟虫前足第4、5 跗节左侧扫描图

3 结论与讨论

3.1 前足及特化的结构有利于游泳与抱握

水龟虫雄性个体的前足具有非常重要的生物学意义，不但是识别雌、雄的显著标志，更重要的是具有特殊功能。前足各节侧扁状;且腿节、胫节内外缘生有刚毛;前4 个跗节逐渐变宽，第5 跗节显著宽大如桨，这些结构都有利于水龟虫游泳生活，更重要的是第5 跗节呈向内侧凹陷的结构，其内形成负压，具有一定的附着力，能够牢牢地抱握住雌性，从而达到交配的目的。

3.2 前足可谓“抱握攀援足”

抱握足是昆虫足的类型之一，一般是雄性前足前3 个跗节特别膨大形成的，其上具有吸盘结构。典型的如龙虱雄虫的前足，但水龟虫的抱握足主要是由第5 跗节膨大形成的，向内侧凹陷的结构似一个大的吸盘，其功能与龙虱的抱握足类似。而昆虫足的另一类型攀援足，胫节端部具1 指状突，与跗节及呈弯爪状的前跗节构成一个钳状构造。典型的如虱类的足。笔者观察研究的水龟虫雄性个体的前足也很像虱类的足，只不过膨大的胫节端部不具有指状突，胫节端部距弯爪状的前跗节较典型的攀援足远，钳状结构不那么发达、典型而已，但笔者认为水龟虫的前足也有攀援的作用，可以把握水草茎叶进行攀爬，取食。这与其食性也是相适应的。水龟虫雄性个体的前足即有抱握足的特征、功能，也有的攀援足的特点、作用，由此水龟虫的前足称为“抱握攀援足”更贴切些。

3.3 水龟虫为某些昆虫进化的中间过渡类型(水生——陆生)

水龟虫的前足兼有抱握足、攀缘足二者的特征与功能，可谓是二者的中间过渡类型，可以说水龟虫科的昆虫是水生(龙虱)与陆生(虱类)昆虫中间过渡类型，也说明了鞘翅目与虱目存在一定的亲缘关系。龙虱、水龟虫、虱类的生活习性也充分说明了这一点，成体水龟虫在陆地活动的时间长于龙虱，因此龙虱在当地俗称水蟞，水龟虫称为旱蟞，说明水龟虫较龙虱适应陆地生活。虱类不但完全登陆了，而且特化成为外寄生生活的种类，其前足特化成攀援足，翅消失，体壁柔软等一系列特征与外寄生生活相适应。彩万志等［3］的《普通昆虫学》中六足总纲高级阶元的系统发育图清晰表明脉翅总目(含鞘翅目)与半翅总目(含虱目)合成的一支再与直翅总目同属于新翅次纲，表明它们三者有共同祖先且亲缘关系较近，为笔者的观点提供了又一有利的佐证。

［1］ 王晓玲.尖突水龟虫形态结构的观察［J］.东北林业大学学报，2011，39(11):141－142.

［2］ 虞庆庆，王卫英，杨志贤，等.东方龙虱鞘翅微结构及力学性能研究［J］.自然科学进展，2006，16(3):365－369.

［3］ 彩万志，庞雄飞，花保祯，等.普通昆虫学［M］.北京:中国农业大学出版社，2001:282.