五、无脊椎动物的王者
——节肢动物
什么是无脊椎动物？实际上，前面所说的原生动物、腔肠动物、环节动物（还有蠕虫世界大杂烩里的各种动物）、软体动物等都是无脊椎动物，因为它们都没有一条纵贯身体的由脊椎骨构成的脊柱。那么谁有呢？你有、我有、人类有；兽类、鸟类、爬行类、两栖类、鱼类都有，它们是所称的脊椎动物。
之所以将节肢动物形容为无脊椎动物的“王者”，这不是指统治别的动物的君王。动物界中谁也统治不了谁，彼此之间既有矛盾斗争，又要互相依赖。俗话说：“山中无老虎，猴子称大王”，这个“王”，就是没有老虎在，它连豹子、猞猁也敌不过的。“王”的意思，用北京俗话，就是：“数它能”。
节肢动物在无脊椎动物中真是“数它能”。地球上150多万种动物中，它占了80％以上，达100多万种。发展成如此多的种类，没有对环境高度的适应能力是不成的。从南极的磷虾到堪察加大蟹；从翩翩于花间的蜂蝶到蛰居地下数年鸣叫于枝头的蝉；从结网捕食的蜘蛛到百足之虫，死而不僵的蜈蚣（见图2-33）：从蚊蝇、跳蚤、虱子这些害人精到吐丝至死不惜余力的家蚕……，统统都是节肢动物。其中仅昆虫的种类和数量就比所有其他动物的总和都多。因此，在这里只能选取最重要的种类和有关知识作一些介绍。
1．体节的归并和肢的分节
身体两侧对称而且分节，是环节动物的特征。节肢动物继承了这些特征，并且在这基础上有了飞跃的发展。
不同部位的体节相互愈合，分别形成了头部、胸部和腹部，例如一只蜻蜒或一只蝗虫，一眼就可分辨出，有生着触角、眼睛、口器等的头部；有长着足和翅的胸部；还有一个分节的腹部。又例如一只虾，前面显然是头和胸合并成头胸部，后面是腹部。若是一条蜈蚣，则前面是头部，胸、腹部比较不好区分，一般把它当作躯干部了。总的来说，随着身体的分部，器官趋于集中，机能也相应地有分化。头部主要是取食和感觉；胸部主要是运动和支持；腹部主要是代谢和生殖。这样各部分分工合作来提高生命活动的效率。
肢，相对于躯体来说称为附肢。昆虫的足就是一种附肢（见图2－34），它和身体结合处有能活动的关节。附肢本身又分为多节，节与节之间也有关节相连。附肢的灵活性很大，首先其本身就是强大的运动器官，例如昆虫中不少是6足4翅，能跳善飞，多足的蜈蚣更是爬得极快，而横行的螃蟹，更似于不可一世地横冲直撞。附肢的功能还不仅仅限于运动，其次它还有司感觉的功能，如各种各样的触角。天牛的触角，是大家再熟悉不过的了，也因此称它为“牛”（有角的牛）。此外，附肢还有捕食的功能，人们熟悉的是螃蟹的第一对足，几乎就是两把大剪刀；还有螳螂的第一对足，亦如两把大刀挥舞。协助进食也是附肢的一种功能，如蝗虫和蚕咀嚼，蝉吸食树汁，蜜蜂吸食花蜜，苍蝇舐食，蚊虫吸血等等，都是利用口器来进食的，而口器也是附肢。再有司生殖的雌雄交配器，产卵器；司呼吸的，如蚊子幼虫——孑孓的通向水面的呼吸器等，都是节肢动物的一种附肢。
灵活而多变的附肢，在无脊椎动物的进化史上是空前绝后了。相比之下，环节动物的疣足就显得太简单了，而软体动物的柔韧的肉足，更难与之匹敌。不妨想想：蝗虫一跃，就够蜗牛爬数小时的！附肢对运动的适应和它的变化对各种生活方式、生活功能的适应，是节肢动物在生存斗争中得以取胜，繁衍出如此多的种类的重要原因。
道理就这样明显，连人类自己要战胜空间、时间对我们的约束，就是在不断增强自己的活动能力，发明出汽车、火车、轮船、飞机，不断拓宽活动的空间并节省时间。为此，还发明了火箭、导弹、人造卫星以及航天飞机……如今，仿生学还在研究昆虫的飞行方式，以便发明一些既迅捷有效又节约能源的运动工具。
2．征服陆地
对于生在大陆的人类来说，为征服海洋、征服空间一直进行着不断的努力，而且有了辉煌的成果。对于不断进化着的动物界来说，原始生命起源于海洋。无脊椎动物中的各类群，多栖息于海水、淡水、动植物的体液之中，唯有环节动物中的蚯蚓一类，能在土壤中生活，但那是湿润的环境，土壤表层干了，它就下潜，因为它的体表没有什么保护物能防止体内水分蒸发，其运动能力也有限。虽然软体动物中的蜗牛有壳保护，但它仍是喜湿动物。当久旱无雨，它必定要缩到壳中，分泌粘液封闭壳口，躲在里面睡觉，以此来避免水分蒸发，等到一场甘霖降下，它才会破膜而出。所以，动物在进化中能否适应陆地生活实在是一个大难题。首先在进化上取得成功的就是节肢动物，稍后还有脊椎动物中的两栖动物。
在生活中你一定见过蝉脱下的蝉蜕；也听说过蚕宝宝吃了一段桑叶，长大了一些，就该“眠”了——不吃不动，然后蜕去一层皮，再恢复进食和生长；或许还见过攀附在草茎上的蚂蚱的白色透明的皮；这里蜕下来的“皮”，其实是骨骼，称为外骨骼。
这层似乎薄薄的外骨骼，看似简单，实际上很复杂，至少可分为三层。内层是几丁——蛋白质的复合物，称几丁质，是一种高分子含氮的多糖化合物，很像植物的柔韧的纤维素。中层是在这基础上沉积碳酸钙、磷酸钙或骨蛋白，质地坚硬（虾、蟹等甲壳类，这层特别发达）。外层是蜡质层，光滑而不透水（联想那些闪光锃亮的甲虫，你就会有个深刻的印象）。这样的外骨骼，不仅能保护内部器官，尤其能防止水分的蒸发。这是能征服陆地的一副盔甲。陆地上日晒风吹，若没有这个保护，甲虫就会变成了“虫干”。
脊椎动物肌肉长在骨骼外，而节肢动物的骨骼长在肌肉外。在这外骨骼的内壁，附着的是一束束发达的肌肉。这是保证节肢动物爬、跳、飞的基础，肌肉生长在外骨骼内是节肢动物的有趣的特征，实际上生活中我们也屡见不鲜，想想吃螃蟹、吃虾的时候，不正是先要剥去壳——外骨骼，再吃肉吗？其实昆虫中有些是营养丰富，味道鲜美的。天津的名吃油炸蚂蚱，就是吃的蝗虫，有些地方的人们还用油煎的方法食用未蜕变的蝉，说起来，这种吃法是连肉带骨一起享用了。
于是，我们看到节肢动物一方面依靠外骨骼的保护，防止在干热条件下，体内水分的散失；另一方面外骨骼内壁附着发达的肌肉，与能活动的分节的身体和分节的肢配合，运动自如。最终成为征服陆地的良好装备。古生物学的研究和动物胚胎发育的研究表明，节肢动物可能是由类似环节动物的祖先进化来的，它们按两条不同的路线向前发展，一支保持着它们的水生生活方式，用鳃适于水中呼吸，这就是已经绝灭的三叶虫和现在还很兴旺的虾、蟹等。其中的一部分，逐渐过渡到陆地生活，鳃变成了鳃书（如鲎），鳃变成了肺书（如蜘蛛和蝎子），由此可以陆生了。另外一支则完全彻底的适应陆生生活，它们的呼吸器官是遍布全身的分枝状的气管，先是多足类，如蜈蚣，最后由多足类进化成众多的昆虫。
这里提到了鳃和鳃书——水生呼吸器官，肺书和气管——陆生呼吸器官，呼吸器官对登陆也是至关重要的。
肺书、气管+外骨骼+节肢→胜利登陆！
3．胸部的崛起
节肢动物中，谁有独立的胸部呢？虾、蟹等甲壳类和蜘蛛、蝎子等蛛形类，有头胸部，胸部没有独立出来；蜈蚣等多足类，只有头部和躯干部，胸部没有分化出来。真正有独立的、而且十分发达的胸部的是各式各样的昆虫。
任何一种常见的昆虫，例如大家所熟悉的蝉、蜻蜓、蝗虫、蟋蟀、螳螂、天牛、各种蛾类、蝶类，还有蜜蜂甚至蚊蝇，它们都有发达的胸部。说发达，不仅外观粗壮，内部有发达的肌肉，而且总有3对不同形式的足着生在胸部，胸部的背面生出了成对的翅，一般为两对，无脊椎动物中唯一能飞行的就是昆虫。这两对翅向着三个不同方向发展。
双动类：两翅平均发展，用于飞翔。最典型的是蜻蜓类。
前动类：前翅发展，后翅减缩。如蝶类、蛾类，后翅小于前翅；蚊类、蝇类，前翅发达，后翅退化成一对细小的平衡棒。
后动类：后翅发展，适于飞行，前翅减缩、变化。如蝗虫、蚱蜢等直翅类，前翅革质而窄小；如甲虫类，前翅坚硬如鞘，起保护作用，也称鞘翅类。
当然，昆虫中也有没有翅的。有的是低等类型，如蛀食衣服、书籍的衣鱼；有的是退化了，如跳蚤、臭虫。
胸部进化，具备了发达的肌肉以及形形色色种类不同的足和翅，最终变成了昆虫的运动中心。
蝗虫凭着它的第三对跳跃走，一跃可达数米，而且还能凭借它的翅长距离飞行。蝗群飞在田野上可遮天蔽日，落下来赤地千里，成了农作物的大敌。
跳蚤，这个吸血的小东西，一跳的高度可达它体长的100倍。如果人也那样，那么奥运会跳高纪录至少是200米，而一跳能跳上高楼大厦顶端。
天蛾和牛虻，每小时可飞行38公里，善飞的蜻蜓有的每小时飞行达50公里以上。
还不仅是跳和飞，由于生活环境和生活方式不同，足的适应性变化，也是千姿百态。如蝼蛄的前足，短粗膨大，外缘有齿，适于穴居掘土；螳螂的前足，呈折刀状，边缘有齿，适于捕猎；蜜蜂的后足多毛茸有盛花粉的凹筐，适于采集花粉；家蝇的足端有垫，能吸附于光滑的表面，在玻璃窗上行走，如履平地；虱子的足有钩爪弯曲抱合，可攀缘于毛发行走；水黾的细长的足，竟能支持身躯平步于水面……等等。
胸部的崛起，使运动系统逐渐发达和完善，是陆地生活的必要前提。以往在水中生活，有水的浮力，运动起来较为便利，但在陆地上就不行了，动物不得不付出更多的肌肉的力量来支撑身体来保证运动和平衡。水中生活，水体的环境平稳而一致，陆上生活，不仅风吹日晒，而且障碍繁多，捕食不易，避敌也难，若没有强大的运动能力，势必在物种竞争中被淘汰。总之，发达的胸部、强劲的运动器官，使昆虫占领了更大的生存空间，繁衍了更多的子代，进化成诸多的种类，节肢动物成了无脊椎动物中的王者，而昆虫则成了节肢动物中的王者。
4．变态的启示
昆虫的一生中，要经过一系列的形态和生理变化才能发育成熟，再生儿育女。这样情形称为变态。
大家都知道，苍蝇是由蛆生长发育来的；蚊子是由孑孓生长发育来的；翩然于花间的蝶类以及扑火的飞蛾，在幼年时期全然不是这个样子。说起来，它们竟是与毛虫、青虫、尺蠖之类与马蜂（黄蜂）窝里的小马蜂一样是一条条白胖的肉虫子；金光闪闪的金龟子，幼年时是土壤中的蛴螬；颇为威武的天牛，幼年时是树干中的蛀虫，是啄木鸟的觅食对象；这都是大家见过的昆虫的变态（见图2-35）。
大约88％的昆虫，一生中要经过卵、幼虫、蛹、成虫四个时期，在这四个时期中，它们的形态和生理功能互不相同，这种变态类型称为完全变态。例如家蚕，幼虫从卵中孵出，是毛虫型，称一龄幼虫，以后蜕一次皮称二龄，一共要蜕皮四次，到达五龄，都是毛虫型，以咀嚼式口器吃桑叶。五龄后吐丝作茧，身体缩短，在茧内蜕皮化蛹。蛹在茧内，表面平静，但体内经过剧烈的改组，长出翅芽、触角、附肢和其他内部器官，最后形成一只具翅的成虫——蚕蛾，破茧而出。因为有了翅，所以称此变化为羽化。羽化后的蚕蛾，并不取食（有些蛾类、蝶类，成虫也取食，如蝴蝶吸食花蜜），雌雄交配产卵，新一代又开始。
观察幼虫期的毛虫、青虫、蚕等，从形态上可以看出它们很像环节动物。实际上这是它们的远祖就是环节动物。
还有一部分昆虫的一生中没有蛹期，这种变态，叫作不完全变态。不完全变态可分为两类：一种是渐变态，如蝗虫，幼虫自卵中孵出后，它的形态和成虫相似，只是大小不同，翅呈芽状，生殖器官还未成熟，称为若虫，生活环境和生活方式也相同于成虫。另一种是半变态，如蜻蜓，幼虫和成虫形态上不相似，生活环境和生活方式也不同。蜻蜓的幼虫水栖，样子和成虫差别很大，称为稚虫。稚虫在爬出水面后，停在水生植物上，通过蜕皮而成蜻蜓（见图2－36、2－37）。
还有少数昆虫，它们的幼虫和成虫除大小差异外，没有其他形态区别，这就称为无变态了。如衣鱼等低等的无翅昆虫。
变态发育究竟给了我们哪些启示呢？最重要的一点是显示出了昆虫对环境的高度的适应性。昆虫一生中表现为不同的形态，依从不同的生活方式，这大大地利用不同的生存空间和生存条件。例如蝴蝶幼虫期，可吃植物叶子为生，成虫则吸食花蜜；蜻蜓的幼虫捕食水中小动物为生，而长成后翱翔空中捕食飞虫；许多种类的昆虫又在蛹期不食不动，隐藏于安全处渡过不良的环境变化，如霜风凄厉的冬月。
5．是敌人还是朋友
节肢动物种类如此之多，其中又以昆虫尤甚。昆虫几乎是无时不有，无处不在。要说清它们与人类生存发展的关系并不容易。有些是明显的敌人，例如多种多样的农业害虫，有些是明显的朋友，例如供我们蚕丝的家蚕，供我们蜂蜜、蜂蜡的蜜蜂。但敌人的敌人就是朋友，朋友的敌人是敌人，敌人的朋友还是敌人，当然，朋友的朋友必定是朋友，这样错综复杂，就不容易识别了。因此需要换一种看问题、分析问题的立足点和方法。
首先，作为动物界最大的门类，必定在自然生态系统中占有重要地位，任何一个种类的繁盛或衰微，都会影响到别的种类的兴衰。如海洋中没有那么多的小型甲壳类动物，或大型甲壳类动物的幼体和成体，鱼类就无法发展，所谓大鱼吃小鱼、小鱼吃虾米，当然虾米还要吃，鱼还要被吃。如果一片草原上，没有各种各样的昆虫，那么吃昆虫的鸟类和蜥蜴等就无法生活，捕食小鸟的鹰或蛇又将如何？反之昆虫太多，使草受害而长不好，兔子则生存困难；兔子少了，狐狸、狼也不好活。草原破坏了，牛羊的生存面临困境，于是又影响到人。再说森林中的树根、树干、枝条、叶子、花、果实、种子，几乎没有不被各种各样昆虫所为害，好在林中又有多种多样食虫的鸟，地下还有食虫的兽，吃了昆虫保护了森林。各种生物之间就是这样互相联系，互相影响的。在这个意义上说，要保护的是生物的多样性，不要轻易地说成谁有益，谁有害。这就是整体的观点、全局的观点、互相联系的观点。
其次，在一定的时间、空间条件下，为了人类的生产和生活，必须控制有害的生物，乃至于在一定范围内消灭它们。例如对于农作物的各种有害昆虫，对人类某些疾病起传播作用的昆虫，应该用各种方法控制和消灭它。不控制和消灭棉铃虫，棉花就要减产；不控制稻螟虫、稻飞虱，稻子就长不好；不控制和消灭小麦吸浆虫，麦子就要遭殃；不消灭蚊蝇，一些传染病就会流行等等。
其三，一物降一物，生物防治又经济，又不污染环境。害虫有天敌，如青蛙之吃昆虫，啄木鸟之吃树皮下的害虫，杜鹃和灰喜鹊之喜食松毛虫（森林害虫），蜻蜓之捕食飞虫，七星瓢虫之吃蚜虫，赤眼卵寄生蜂把卵产到别的害虫幼虫的身体中，吃它而生长发育……。人类是通晓它们的习性，保护一方，消减另一方，甚至专门人工培育有益的虫类，再释放到大自然中去。
其四，节肢动物中许多有益于人类生存的种类，就逐渐发展为人工养殖了。养蚕、养蜂，古已有之，而且有巨大的经济收入。养蝎子、养土鳖，作为药材，养虾、养蟹则是水产养殖业中的重要门类。终究有一天，我们也许要养蜘蛛，因为蜘蛛纺的丝，其拉力、韧性都很卓越，可纺成各种特殊织物，如防弹衣。有些科学家已在研究人工合成的办法，当然这是很难的，如同蚕丝一样，都是蛋白质类的东西，可能的途径是研究它们的遗传基因，把控制合成的遗传基因拼接到能好培养又大量繁殖的细菌中，再由细菌来产丝。此外有些昆虫富含蛋白质，是理想的食品，完全可以在将来成为人类为食用而饲养的动物。
最后，还要说明的，从远古到现在，昆虫以其种类的繁多，一直是诸多食虫动物的食物，它们养育了动物界；而且因为有昆虫的采蜜、采粉，又飞来飞去，它促进了有花植物的发展。有花植物中约有30％是多倍体，主要是通过虫媒传粉或风媒传粉形成的，昆虫的贡献是不可埋没的。当然有花植物的发展，又提供了昆虫的食物和栖息环境。生物就是这样互相依靠着，生生不息！
