昆虫在寒冷冬天如何取暖？翅膀是它们的“加热器”

据国外媒体报道，几亿年以来，昆虫成功渗透到地球的每个角落，拥有坚硬的外骨骼保护自己免遭掠食者和环境污染的危害。但当冬季来临，昆虫无法使用羊毛编织小毛毯，它们如何保暖呢？

冷与热

人类是恒温动物，也被称为温血动物，人体恒温系统可以控制他们的体温保持在37摄氏度不变，人体已进化形成几种机制来保持热量，并在必要的时候排出体外，出汗、起鸡皮疙瘩、颤抖都是人类身体试图保持最佳温度的方式，其他哺乳动物也有相应的策略，例如：长着厚密皮毛，不停地喘气。

与恒温动物不同，变温动物通常被称为冷血动物，其中包括爬行动物和两栖动物，他们的体温随着周围温度而波动，这就是为什么蛇和短吻鳄是“铁杆日光浴者”，在这两种分类中，昆虫属于哪一类呢？

昆虫的奇妙之处在于它们的多样性，昆虫是由身体两侧对称多肢体构成，身体分为几段，从某种意义上讲，昆虫是“终极雪花”——其形态、行为和适应性有着惊人多样性，因此，昆虫并不完全属于温血动物或者冷血动物的范畴，这是有道理的。

传统上认为昆虫是变温动物，的确如此，但并不完全这样，有些昆虫比其他昆虫更易受外界温度的影响。事实上昆虫分为恒温和变温动物两类，变温动物是指体温可以依据周围环境温度进行调节的昆虫。恒温动物有能力调节身体内部温度，尤其是某些身体部位，对某些身体部位的选择性加热或者冷却称为（区域）异质性，像黄蜂、蜜蜂、飞蛾、蝴蝶和甲虫，它们都是恒温动物。

翅膀——不仅仅是用于飞行的

想象一下，你是一只昆虫，你的手臂是类似蝙蝠或者鸟的翅膀，你必须在高速飞行时挥动手臂，这无疑是一项非常艰苦的工作，需要消耗大量的热量，为了产生飞行所需的所有能量，昆虫必須拥有快速代谢率，但我们体内代谢反应并不总是高效的。

这些反应在控制翅膀的肌肉中产生能量，形成大量的热量和能量，昆虫降温的一种方式就是通过飞行，飞行增加了血淋巴循环，血淋巴是昆虫体内的一种液体，类似于人体血液，它将热量散发至全身各处，来自昆虫胸部的热量，也就是翅膀所在的位置，被传递至腹部，腹部的热量通过蒸发将逐渐流失。

这样，昆虫腹部就像一个散热器，冷的时候可以“储存”热量，太热的时候就像一个热量分配器。昆虫在寒冷的条件下会消耗多余的热量，低温并不适合飞行，因为在低温条件下，飞行所需的新陈代谢反应不够快。

为了克服这一点，昆虫会进行一些“热身运动”，用力地前后拍打翅膀，该行为类似于颤抖，目的是在不飞行时产生取暖的热量，如果身体暖和准备起飞时，它们会在起飞前几分钟将“引擎”加速。

徒劳的取暖方式

颤抖并不是昆虫唯一的取暖方式，科学家通过几项研究发现，当蜜蜂试图暖和身体时，会出现一个能量“无效循环”，该过程是没有取暖效果的，它是两个相反路径的两个相反步骤——糖酵解（分解葡萄糖）和糖异生（制造葡萄糖）。

果糖6-磷酸（F6P）在糖酵解过程中通过磷酸果糖激酶（PFK）转化为果糖1，6-二磷酸（F1，6P），在糖异生过程中，果糖1，6-二磷酸酶（FbPase）能够转化为两种分子，第一个反应使用了ATP分子，但是第二个反应并未形成任何ATP分子。

糖酵解和糖异生之间的无效循环

ATP分子是细胞的“能量货币”，细胞通过分解ATP分子产生能量，拥有更多的ATP分子意味着能够产生更多的热量，细胞将必须“加班工作”，为了获得能量，必须维持充足的ATP分子供应。

在正常情况下，糖酵解和糖异生两个反应不会同时发生，细胞要么进行糖酵解，要么进行糖异生;然而一些蜜蜂有能力启动这个循环产生热量，但这是一项自相矛盾的研究，结果显示一些蜜蜂不具备这样的能量循环。

昆虫拥有温度感受器

为了利用以上奇特的方法控制体温，昆虫必须首先感知外界环境是温暖还是寒冷，它们通过触角上一组感受器来完成这一过程，这些感受器被称为“瞬时感受器电位通道（TRP通道）”。

这些感受器对周围温度变化非常敏感，并将信息传递给昆虫的神经系统，这些神经系统通过科学家正在探索研究的机制，进行必要的身体改变。

研究表明，阻断某些受体会导致昆虫体温降低（低于正常体温水平），而阻断TRP通道会使昆虫体温升高（高于正常体温水平）。

有趣的是，TRP通道在昆虫进化历程中被保存下来，这意味着人类和昆虫DNA存在某些相同基因或者通过指令检测体温。进化生物学家对昆虫基因如何沿着进化高速公路的改变，并在进化路径上形成分叉进行研究，通过这些微小变化评估这些变化发生的时间。

总而言之，即使昆虫拥有类似人类的基因能够感知温度变化，它们也不需要像人类一样在寒冬穿厚衣服取暖、在夏季穿单薄凉爽衣服降温，因为它们的体形很小。