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工业黑化的是桦尺蠖还是桦尺蛾

2016-11-02王守民

中学生物学 2016年7期
关键词:保护色尺蛾黑化

王守民

工业黑化是指在工业化过程中,蛾类的灰色类型逐渐被黑色类型所取代的现象,是说明生物通过自然选择而进化的具体实例。据调查,单在英国就有70多种蛾发生过此种现象,但研究得最透彻的还是桦尺蛾。

19世纪中叶以前记载的桦尺蛾都是灰色的,栖息在灰色的地衣上,不易被鸟类发现而啄食,是一种保护色。1850年曼彻斯特首先发现了黑色的桦尺蛾,后来随着工业化的发展,大量煤烟污染物(如二氧化硫等)杀死了地衣,树干也被熏黑,这时黑色成了保护色,而灰色桦尺蛾却容易被鸟类大量啄食。于是,从1850年至19世纪末的50年间,灰色桦尺蛾的基因频率由95%以上降低到不及5%,而黑色桦尺蛾的基因频率则由1%上升到95%以上。实验表明,工业黑化现象并非“定向诱变”的结果,因为用煤烟熏灰色桦尺蛾并不能使其变为黑色桦尺蛾并遗传下去。事实上,桦尺蛾的群体中存在着包括黑色桦尺蛾在内的各种遗传变异体,在工业化过程中,灰色桦尺蛾因不适应环境而被淘汰,黑色桦尺蛾因适应环境而被保存下来并繁殖后代。由此可见,黑色桦尺蛾取代灰色桦尺蛾的现象是自然选择的结果,是自然选择决定生物进化方向的很好实例。

然而,在高中生物必修2“现代生物进化理论”一章中,“自然选择对种群基因频率变化的影响”这一探究活动中,却把曼彻斯特地区工业黑化的称为桦尺蠖。那么,工业黑化的到底是桦尺蛾还是桦尺蠖呢?虽然它们是同一种生物的不同发育阶段,桦尺蛾是成虫,而桦尺蠖则是桦尺蛾的幼虫,但却存在着诸多差异,笔者认为应称为桦尺蛾。

为什么一定要称为桦尺蛾呢?

从形态学上看,桦尺蠖呈毛虫型,身体细长,多呈绿色,胸部有三对胸足,腹部在第六节和最末一节各生有一对足,只能爬行,行动时做伸缩运动,身体向上弯曲成弧状,像人们用拇指和食指量尺码的方式一样,主要危害和活动于桦树上,故称桦尺蠖;而桦尺蛾则身体细长,2对翅膀宽阔呈膜质,体表及翅上都被有鳞片和短毛,有白色、灰色和黑色等多种变异类型,触角羽状,虹吸式口器,只有发达的复眼,具足3对,可爬行亦可飞行。

从生态学角度看,桦尺蠖常昼出夜伏,在静止休息时,只用腹部的两对足固定身体,而身体的其余部分则直伸开来,与所栖息的植株形成一定的角度,保持不变,加上它有与环境的色彩相类似的体色,更类似于植物枝条,因而不易被天敌发现,以拟态的方式适应周围的环境而得以生存,常作为生物拟态的典型实例;而桦尺蛾在不同环境条件的选择下,呈现出多种不同的颜色,通常昼伏夜出,常落在与体色一致的覆有地衣的树干或石块上,使其不易被天敌发现从而适应环境得以生存,属于保护色的典型实例。

基于以上两方面原因并结合教材中的描述和图片,显然描述的应该是桦尺蛾,而非桦尺蠖,这与李难教授的《进化论教程》以及昆虫的个体发育是一致的。所以工业黑化的应是桦尺蛾,不该叫桦尺蠖,工业黑化说明了自然选择决定生物的进化方向,桦尺蛾的进化验证了自然选择学说,它才是自然选择学说的功臣。

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