産品來源：新浪科技《科學人人》未讀
作者： 威廉 J.C。（William C. Burger：芝加哥自然博物館植物博物館館長，幾十年來一直緻力于生物多樣性重組和保護，他特别擅長用流行語言說出深刻的原則，幫助非生物讀者更好地了解生物世界的運作方式。
在生物學家中，有一隻老梗犬說，J.B，一位著名的英國生物學家。霍爾丹出席了一個雞尾酒會，一位主教親自問了他一個奇怪的問題。從那時起，它一直在1930年代，但是當涉及到地球上生命的多樣性時，問答環節肯定會被提出來。主教的問題是：「霍爾丹博士，你學習生物學，那麼上帝的本質是什麼？」"面對這麼大的問題，我們偉大的科學家不假思索地回答，'上帝愛披頭士樂隊！"
沒錯！我認為造物主隻是喜歡甲蟲，否則你為什麼說它們如此多樣化？根據2006年的統計資料，已經發現了大約380，000種甲蟲。換句話說，對于研究昆蟲的學生來說，很難定義一個新物種，給它們一個新的拉丁文學名稱，并将其與标本相比對，然後将這些結果寫成論文發表。今天，昆蟲學家傾向于用照片發表關于新物種的論文，并習慣于在公共博物館或大學研究室中保留新标本（也稱為模型标本）（圖案标本在命名植物和動物時很重要，新物種的名稱将用于與他們的模型标本相關聯）。同一物種的不同個體可能不同，相似的物種可能走到一起，不同的人可能對語言描述有不同的了解，是以隻有圖案标本才能準确地對應一個學名）。世界各地的昆蟲學家孜孜不倦地工作，發現了380，000種不同的甲蟲。與其他生物相比，哺乳動物約有5，500種，鳥類更多，約10，000種。如果你看看植物的世界，地球資源如此豐富，有超過31萬種陸生植物，這是一個非常保守的數字，包括苔藓，土錢，蕨類植物及其近親，以及各種針葉樹和超過20萬種開花植物。但所有這些綠色植物加在一起仍然無法與甲蟲的數量相比對。回到動物世界，甲蟲似乎比海洋中所有非微生物物種的總和還要多，包括水母，各種水生蠕蟲，所有軟體動物和螃蟹，以及數千種魚類。380，000種，我說，這太多了！更重要的是，這個群體的數量正在增長。在熱帶雨林的高樹冠上，甚至在你周圍的土壤中，科學家們不斷發現從未被記錄過的新物種。
為什麼有這麼多種類的甲蟲？
為什麼披頭士樂隊除了上帝之外還能有這麼多物種呢？像其他生物學問題一樣，這個問題有很多答案。顯而易見的原因是甲殼蟲非常小。即使是最大的甲蟲也和老鼠差不多重，最小的甲蟲也不像蒼蠅那麼重。為了給你一個強烈的對比 - 犀牛和大象，地球上最大和最重的現存陸生動物，每個都不到10個物種，因為每個物種都需要幾平方公裡的土地來生存和繁殖。甲蟲是不同的，幾平方米就足以讓它們活一輩子。你可以從這裡看到生物世界的一個規則，對吧？生物的物種和個體的數量與生物體的大小成反比。顯然，嬌小的尺寸允許小空間容納更多的甲蟲。
但小尺寸隻是甲蟲種類繁多的原因之一。甲蟲生活在許多不同的栖息地，它們的習性差異很大。大多數甲蟲生活在溫帶和熱帶地區，少數可以在苔原和高山上生存，而極地地區則沒有甲蟲。明仁谷會侵入你的廚房，毛皮會毀掉你的毯子，日本麗珍龜會啃你花園裡的植物。在溫暖的六月傍晚，六月角金龜飛向螢幕，而螢火蟲在傍晚發出明亮的信号。除了種類繁多之外，一些甲蟲本身已經數以萬計。
在美國西部，瓢蟲遷徙到山上，聚在一起過冬。在20世紀初，昆蟲捕手會在加利福尼亞州馬德琳山脈的高地收集沉睡的瓢蟲，并将它們賣給農民治療蚜蟲（瓢蟲幼蟲和成蟲以蚜蟲為食）。在整個20世紀，這種誘捕昆蟲的行動會産生大量的瓢蟲（你沒有記錯，它是噸）。計算每噸約4434.4萬。這太過分了。其實甲蟲有38萬種，每個數字可以高達數百萬甚至數千萬，如果地球一共是100億甚至萬億甲蟲，那就毫不誇張了。那麼披頭士樂隊繁榮的秘訣是什麼呢？
在漫長的生命曆史中，物種滅絕一直是一股強大的破壞力。大量化石證據表明，生活在那裡的大約98%的生命已經滅絕。氣候劇變、幹旱、疾病大流行和幾次大規模的地質變化是大多數動植物無法生存的困難。是以，通過看到像披頭士樂隊這樣的成功家庭，我們可以看到他們的環境的适應性。事實上，你隻需要看看它們就能知道它們最突出的特征之一 - 很難。穿過綠樹成蔭的叢林，你可能會踩到甲殼蟲的每一步，但當你擡起腳時，它們完全有能力逃脫。堅硬的外骨骼承擔起保護柔軟身體的責任，披頭士樂隊是如此創新，以至于他們将一對前翼變成一組翅膀，以保護其整個胸部和腹部。此外，甲殼蟲的身體前後都受到"盔甲"的保護，有些種類的甲蟲甚至像迷你坦克車一樣生活。"大衆甲殼蟲"汽車也被命名，因為它看起來像一些甲殼蟲。最重要的是，甲殼蟲的堅硬機翼也可以擡起，以便真正用于飛行的後翼可以膨脹和飛行。然而，雖然大多數甲蟲會飛行，但選擇硬化意味着它們不能以相同的速度和靈活性飛行。這就是為什麼大型甲蟲隻在夜間移動，因為它們需要避開白天在戶外捕食的猛禽。飛行和裝甲在生存競賽中給了甲殼蟲兩個巨大的優勢，但披頭士樂隊擁有的遠不止于此。
崎岖不平的人生之路
甲蟲是一種四階段昆蟲，經曆了四個階段的生命，被稱為完全的昆蟲。一個完全的昆蟲生命的四個階段是完全獨立的，非常不同。首先是雞蛋。這個時期相對較短，或者更确切地說，轉變為這種形式隻是甲殼蟲能夠在嚴冬或旱季生存的一種手段。在适當的時間，卵将被裡面的"小居民"，即幼蟲打破。幼蟲期是昆蟲完全生活的下一個美好時期，在此期間，幼蟲的唯一任務就是進食和生長。甲蟲有不同的幼蟲，從小蟲子到土壤中常見的大肉蟲和腐爛的木材，其中許多喜歡主動狩獵。然而，無論是活躍的還是快樂的，這個階段完全的昆蟲的意義在于積累必要的能量，以便以後變成成蟲。
甲蟲經曆了一個單獨的階段，即幼蟲，從脂肪肉蟲到精緻的成蟲。在所有完全的昆蟲中，您可能最熟悉蝴蝶或蟋蟀。在殼内，大部分幼蟲的身體溶解。你沒有記錯，飛蛾體内幾乎所有的組織都是液化的，然後液體被飛蛾内部的一些特殊組織轉化，最終變成一個完整的成蟲。經過反思，這種轉變是一個奇迹，這也是許多昆蟲具有進化優勢的關鍵原因。成蟲在形狀上與幼蟲完全不同，它們可以飛翔，它們可以找到異配和繁殖，這是一種改頭換面，生命是全新的。從這個意義上說，甲蟲有兩個生命：主要負責進食的幼蟲和主要負責旅行和繁殖的成熟成年期。這是一件好事。但這種生命周期的方式也存在一個嚴重的缺陷，那就是在成蟲階段，昆蟲将不再有任何生長，當它爬出繭時，它再也不會生長了。
貝殼和埋葬蟲子
甲蟲種類繁多的另一個原因是它們具有非常不同的生活方式，這種特征允許不同種類的甲蟲生活在相同的栖息地而不會互相幹擾。例如，一個貝殼人，或螳螂，會出去尋找新鮮的糞便，找到後，一對螳螂（父螳螂和母螳螂）會不知疲倦地工作，将糞便變成一個圓形的糞球，然後将糞球滾到友善的地方埋葬。這個糞球将成為幼蟲溫暖的家園和營養來源。由于生活方式的不同，埋葬蟲子（又名埋葬王牌）和飛蛾很難相交 - 埋葬王牌忙于尋找老鼠或鳥類的屍體。像螳螂一樣，在埋葬盔甲的獨特生活方式中有一套複雜的行為 - 所有這些都是為了下一代。
當我年輕的時候，我喜歡收集幾乎所有的生物。有一次，我在小屋外的樹林裡看到一隻死老鼠，我想把它變成一個骨頭标本，收集它。為了防止捕食者掠奪我的戰利品，我首先用細絲将老鼠的屍體綁在附近的木堆上，然後小心翼翼地用落葉覆寫它們以進一步保護。我心想，勤勞的螞蟻一定會幫我清理身體，最後給我留下一個完美的标本。結果，當我來檢查時，我發現老鼠的屍體已經消失了，落葉下什麼都沒有，但電線仍然存在，并且一直深埋在地下。我的老鼠被埋了！仔細觀察，我發現一對墳墓正在挖掘，他們想把我的老鼠埋得更深。與之前描述的螳螂夫婦類似，深埋的老鼠也将喂養下一代埋葬盔甲。
埋葬夫婦将繼續以屍體為食，同時觀察幼蟲的生長，他們甚至可能分泌抗生素來抑制屍體中細菌的活性。相比之下，螳螂在每個糞球中隻産下一個卵，然後把球埋起來，繼續尋找新的糞便，産下新的卵。多虧了他們，非洲大草原沒有被斑馬群和無數羚羊的糞便淹沒。非洲大草原實際上是200多種螳螂的家園，它們有助于掩埋大量糞便，并發揮不可替代的生态作用。表層糞便，如牛糞，抑制植物生長，繁殖成群的蚊子和蒼蠅，傳播寄生蟲和疾病。除了把糞便埋在地上，這些忙碌的螳螂和爸爸媽媽還有效地施肥了土壤，松開了堅硬的地面。
螳螂的重要性在澳洲尤為明顯。為了發展牛肉産業，澳洲引進了肉牛，這對漢堡包生産商來說是一件好事，但對環境的破壞很大。過了一會兒，澳洲無法處理肉牛留下的排洩物，因為沒有足夠的大螳螂，很快牧場就被一層石頭幹涸的硬牛糞覆寫了。牛糞像一層水泥一樣，進一步減少了對土地稀缺雨水的吸收，抑制了牧場的生長，最終導緻土地産量大幅減少。很明顯，大型螳螂是澳洲内陸地區被忽視的關鍵。
甲蟲種類豐富，這種豐富性不僅限于大量人群。無論是幼蟲還是成蟲，龍虱都是湖泊和池塘中貪婪的肉食者;瓢蟲已經成為花園的好朋友，因為它們可以殺死蚜蟲;螢火蟲可以用黃綠色的光芒帶給我們快樂......但除此之外，昆蟲世界中還有無數其他類别的成員，例如攜帶劇毒毒液和針頭的危險黃蜂，沿着河岸和溪流飛翔的優雅蟋蟀，臭蟲，花間采蜜的蜜蜂，煩人的蒼蠅等等。讓我們把甲蟲的話題放下來，讨論昆蟲家族的整體狀态。
昆蟲的數量
如果你正在尋找大量的物種，你會發現你找不到它們，或者你不能沒有一個大的昆蟲家族。作為雙足昆蟲的蒼蠅約有15萬種，蝴蝶和蜻蜓約有12萬種。這兩個目标，連同所有甲蟲和其他數量相對較少的物種，以鳍為目的，迄今已在昆蟲群中發現了近百萬種，這隻是目前人類的研究。目前大約有115，000種已知的螞蟻，蜜蜂和黃蜂作為膜翅昆蟲，但專家估計，僅地球上昆蟲的真實數量就接近100萬隻！
以上就是說，一些生物類别包含了大量的物種，更重要的是，單個物種的數量太大了。最有代表性的例子是蝗災。除了數量衆多，蝗蟲也非常能飛翔，它們可以破壞莊稼，導緻饑荒。在蝗蟲家族中，最臭名昭著的是沙漠蝗蟲，它們廣泛分布在北非和印度之間，其聲譽甚至連聖經都預言了它的災難。二月份，在埃塞俄比亞東部，當我和我的學生一起做實地調查時，我們看到了一群蝗蟲，我們在山上的一條路上停下來，看到遠處山谷裡有一朵奇怪的"雲"。那是早晨，起初我以為是晨霧，但我覺得很奇怪 ——清晨的濕度早就應該消散了。結果，第二天，"雲"（實際上是一大群蝗蟲）席卷了我們的營地，整個過程花了将近一個小時。蝗蟲雲長約2000米，寬約500米，我簡直不敢相信我的眼睛站在雲層下 - 太多了。幸運的是，他們都在全速移動，無意停下來吃飯。幾天後，我們觀察到蝗蟲飛越該地區最高的加拉穆拉塔山。要知道，要爬過這座山，他們必須飛到3400米的高度！有學者估計，東非的蝗蟲數量高達500億隻。估計每隻蝗蟲2.7克，重115，100噸。這是蝗蟲的重量！今天，通過全球氣象衛星對降雨模式的測量，蝗蟲的爆發是可預測的，人們有能力采取措施幹預蝗蟲的繁殖。
另一次令人震驚的昆蟲爆發隻發生在美國東部。這次疫情嚴格準時，需要很長時間。每隔17年（一些生活在南方的物種是13年），美國東部的森林就會受到震耳欲聾的噪音的襲擊。這種噪音來自一種叫做循環儀的昆蟲。飛蛾一生中大部分時間都生活在地下，以樹木和灌木根部的汁液為食。與完全的昆蟲不同，周期性蛞蝓不會經曆四個發育階段，并且像蝗蟲一樣，它們有幾個發育階段。每年春末，即最後一次噴發17年後，周期性蠕蟲就會從地下爬起來，爬上樹幹和樹枝。一旦它們到達安全的地方，它們就會停下來，在背後開出一個長長的嘴巴，讓柔軟的成年人鑽出來。經過幾個小時的靜止運動，成年人的翅膀變大，外骨骼開始變硬 - 他們準備飛行。緊接着，雄性開始發出刺耳的聲音，希望通過"唱歌"來吸引異性。如果你在這個時候跑進森林，那會很不舒服（幸運的是他們晚上不會吠叫）！周期性恍惚有三種主要種類，每種都有非常明确的地理分布，每個周期都嚴格受其自身17年或13年的時間模式的限制。雖然飛蛾等昆蟲在熱帶和溫帶地區很常見，但在美國東部隻有少數物種表現出如此準時。
獨特的車身結構
從視覺上看，昆蟲最引人注目的特征是它們的腿。所有昆蟲成蟲都有六條腿，這與昆蟲物種，蒼蠅，蜜蜂，蝗蟲，螞蟻，黃蜂，白蟻，蟑螂無關......它們都有六條腿，是以昆蟲也被稱為六足動物。請注意，我們在這裡談論的是成年昆蟲。有些毛毛蟲在身體的前部有六條小腿，在身體的後半部分有幾條胖小腿，有些昆蟲幼蟲根本沒有腿（如蛞蝓）。但所有的昆蟲成蟲都非常均勻。一些昆蟲，如螳螂，在前腿上有特殊的發育特征來捕捉獵物，但即便如此，腿的特征也很明顯。此外，昆蟲的腿成對發育，六條腿分成三對，使它們的活動範圍相對廣泛。此外，每對腿的末端都有一個爪狀結構，可以幫助它們抓握，使昆蟲能夠擺出不同的姿勢，更靈活地移動。同時，六個接觸點使它們能夠牢固地保持在接觸表面上。
昆蟲的另一個明顯特征是，身體可以分為三個部分：頭部，胸部，腹部，實際上，拉丁語"昆蟲"是"昆蟲"的意思"部分"。昆蟲的頭部位于身體的前部，具有主要的感覺器官（觸手，眼睛）和進食器官。不同的昆蟲也有不同的嘴巴，有些有鉗子般的下颚，有些像吸管，可以用來刺穿和吸吮。口腔工具的差異使得昆蟲的食物來源異常廣泛。昆蟲身體的第二部分是胸部，這是昆蟲身體的堅實中間部分，有腿和翅膀，負責飛行和運動的肌肉也分布在這裡。昆蟲身體的最後一部分是腹部。腹部包含大部分消化，呼吸和生殖器官。所有三個部分都包裹在堅硬的甲殼類動物中，為昆蟲的身體提供硬度和保護。但是，昆蟲在生存競争中取得成功的最重要原因是什麼呢？
木炭時代的蜻蜓可以長到1米左右，非常大。
重大變革 - 飛行
飛行也許是昆蟲最重要的特征。化石記錄顯示，昆蟲是第一批飛向天空的動物。三億年前，木炭時代的天空留下了巨大的蜻蜓飛翔的陰影，今天幾乎所有種類的昆蟲都會飛翔。昆蟲的翅膀不是特殊的腿，也不清楚它們的祖先是如何進化出兩對翅膀的。但正是這兩對腿和腳一起生長在胸口，但腿和腳完全分開的翅膀，讓昆蟲有了飛翔的能力。
比單純的飛行更進一步的進化是能夠折疊翅膀并将其附着在身體上，使昆蟲能夠完美地隐藏在一個安全的狹小角落裡。昆蟲的兩個遠古祖先蜻蜓和蜻蜓都沒有這種能力，是以它們不能躲在狹小的、被迫的空間裡。事實上，飛行的能力标志着昆蟲的完全成熟。但飛翔後，它們的翅膀再也不能更換或重新長成，如果受傷，可以終身受傷。無論是發育成昆蟲的不完全的昆蟲（如蝗蟲、蛞蝓、臭蟲等），還是完全的昆蟲（如甲蟲、蒼蠅、黃蜂等），飛行的能力都标志着蠕蟲發育的結束。
你有沒有撞到過蒼蠅？擊中蒼蠅并不容易，除非你有蒼蠅拍打。蒼蠅的感覺器官非常敏感，當你的手接近時，它可以感覺到你周圍氣壓的變化，一旦被感覺，它就會逃跑。一般來說，像蒼蠅這樣的雙足昆蟲的最大特征是它隻有一對翅膀。在翅膀的後面，蒼蠅有一對短而細長的棍狀平衡杆。平衡杆在飛行過程中振動，幫助它們保持平衡和控制方向。不幸的是，一些世界上最煩人的生物屬于有翅膀的眼睛，包括蚊子，蒼蠅和其他幾種飛行寄生蟲。
可以說，飛行的優勢和四個階段的壽命過程，集中在讨厭的蚊蠅上已經展現出來。想象一下，一隻雌性蚊子飛到數千英裡外産卵，隻是為了找到血液。然後，它将卵産在渾濁的水源中，該水孵育成水生幼蟲。與懶惰的蟋蟀不同，這些幼蟲會自己捕食。幼蟲過後，它們會浮出水面，這樣蚊子就可以直接飛到尋找配偶并吸血（如果是雌性蚊子），最終它們會找到另一個水源來繼續生命的循環。不過，還有一些蒼蠅的生存政策就更複雜了！
有一次，我去了哥斯達黎加Tortugro國家公園的收集标本，那裡的天氣非常炎熱和悶熱，以至于我被蚊子叮咬了好幾次，因為我忘了帶驅蟲劑。我不太在乎，以為瘧疾不是地方病，蚊子叮咬會在幾個小時内消退 - 否則！回到芝加哥兩周後，我身上的三個蚊子包不僅仍然發癢，而且還變大了！這些袋子看起來像一個正在生長的惡性良性腫瘤，極其可怕，是以我決定去看皮膚科醫生，沒想到要去醫院，醫生也看不清原因，隻能安排我一周後做活檢。在那段時間裡，我在睡覺前痛苦地想象我的癌症在我的皮膚下越來越嚴重。這三個惡化的"惡性良性腫瘤"在我的右大腿上，一個在我的左臂上，一個在我的額頭上。結果，有一天，還沒等我做活檢，我躺在床上忽然聽到，額頭上的"惡性良性腫瘤"傳來"咔哒""咔哒"的聲音！
這個惡性良性腫瘤會發出聲音！我不了解癌症，但至少我知道惡性惡性良性腫瘤不會發出聲音。我想到了埃塞俄比亞的一個類似案例，意識到三隻皮膚蒼蠅是寄生蟲。第二天一早，我興奮地打電話給醫生，醫生迅速安排我進行切除手術。當我到達醫院時，醫生，護士和一大群醫學生都受到了歡迎，畢竟在芝加哥，很少有人需要把皮蠅飛出身體。我的手術成了我從來不想看的"秀"，于是我躺在手術台上，靜靜地盯着天花闆。手術開始了，當第二隻蒼蠅被移除時，一個穿着外科衣的高個子外科醫生沖了進來。他仔細地看着刀醫大師拿出最後一隻蒼蠅，脫口而出，"這太惡心了。"
一點也不惡心！這真是太神奇了。我的身體在這些蒼蠅周圍形成新的組織，是以它們被限制在我的皮膚上。随着蒼蠅變長變大，它們會推動和擠壓周圍的組織，進而産生聲音。直到現在，我的額頭上有一個小洞，這就是蒼蠅通過推動紙巾來做的事情。但最令人驚奇的是 - 我用蚊子叮咬感染了皮蠅！看來皮蠅不擅長尋找哺乳動物宿主，但蚊子擅長，是以雌性蒼蠅需要做的就是找到一隻雌性蚊子，把卵産在蚊子的腿上，讓蚊子幫助找到溫暖的哺乳動物。這聽起來更像是科幻小說中的情節，而不是真實的動物行為，但它恰好是昆蟲形成獨特生活方式的有力例子 - 它們甚至可以将飛行與其他複雜的行為結合起來！一位在菲爾德自然曆史博物館工作的動物學家回憶起幾十年前從墨西哥南部收集美洲虎标本時，在剝落标本的皮膚時意外發現了許多蒼蠅。
許多黃蜂也在飛行寄生蟲。在夏末去看看番茄鑷子，你可能會看到番茄鵝的幼蟲覆寫着小白蛾。這些飛蛾的出現是由于一種小型寄生蜂的幼蟲耗盡了可憐的毛毛蟲。在這個過程中，自然選擇允許黃蜂提出一個非常聰明的政策 - 它們的幼蟲在消化宿主的緻命器官之前吃掉宿主身體的非緻命部分。其實，世界上最小的昆蟲是一隻寄生蜂，它們會把卵放進其他昆蟲的卵裡，孵化幼蟲直接在别人的卵裡吃蛋，最後，一隻全新的小寄生蜂會從别人的卵裡"孵化"出來。
總而言之，昆蟲已經成為大自然最成功的生命形式之一，這要歸功于它們的飛行能力，它們多樣化的生活方式，以及它們相對較小的體型。潛水葉蟲，包括一些小飛蛾和蒼蠅的幼蟲，僅以葉子的上表皮和下表皮為食。世界上最小的甲蟲，甲蟲，生活在森林腐爛的落葉層中，隻有一毫米長，一次隻産生一個卵，沒有甲蟲能比它們小！
當談到大量的甲蟲時，我需要談談昆蟲學家特裡·歐文（Terry Owen）在巴努馬所做的研究。歐文在同一棵樹上噴灑殺蟲劑噴霧劑，然後用放在樹下的帆布收集掉落的昆蟲。他試圖用這種方法來估計同一棵樹冠上的昆蟲數量。歐文噴灑了19棵樹，收集了無數的小昆蟲标本，包括8000隻甲蟲，裡面有大約1200種——而這隻是一棵樹。巴拿馬擁有2000多棵樹！如果這些種類的甲蟲隻生活在一兩棵樹的樹冠上，你可以想象巴拿馬各地甲蟲的數量（後來，歐文估計世界各地仍有大量甲蟲物種未被發現，但他可能誇大了它們）。毫無疑問，如果甲蟲不能飛翔，它們就不能生活在樹冠上。然而，盡管昆蟲種類繁多，但這些"六足動物"似乎從未長得太多，而且很愚蠢。
為什麼昆蟲沒有變得更大，更聰明？
每一大群動物都有一個嚴格不變的身體結構——昆蟲有六條腿，蜘蛛有八條腿，螃蟹有10條腿。我們人類也有類似的局限性。所有脊椎動物，無論是青蛙，蟋蟀，爬行動物，鳥類，哺乳動物，都有四條腿。一對鳥的前肢專門成翅膀，我們的前肢專門做武器，但差別隻是在同一藍圖下的一個小小的修改。我們的祖先是從早期的發球台進化而來的，當我們還是發球台時，這一點永遠不會改變。似乎一旦建立了一種新的身體結構形式，例如"昆蟲的身體分為三個部分"，屬于這種結構的動物就再也無法改變。但失去某種身體結構是另一回事。降解經常發生，許多昆蟲的翅膀退化。當海豚将前肢特化為鳍時，蛇會放棄所有的四肢。然而，即使退化，每隻動物的基本身體結構也不會改變。這就是為什麼我們可以一目了然地分辨出昆蟲，蜘蛛和螃蟹。然而，話雖如此，哺乳動物在大小上仍然有巨大的差異，小飛蛾（甚至不像被稱為"巨型偷花金龜"的大型甲蟲那麼大），大象，鲸魚......為什麼昆蟲的世界不是這樣的？
原因不止一個。首先，如果昆蟲想變大，它們必須首先去除堅硬的外骨骼。蝗蟲（直鳍）和臭蟲（半翅）的成蟲在成熟之前經曆了幾次剝皮過程。這些昆蟲沒有四個階段的生命周期，如甲蟲和蒼蠅，它們從卵發育成小蠕蟲，然後身體慢慢生長，至少經曆四個蛻皮過程，然後才能長成性成熟的成年昆蟲。事實上，蝗蟲看起來像沒有翅膀的成年蠕蟲。相比之下，具有四個生命周期的完全的昆蟲在幼蟲階段完成其所有生長，然後在幼蟲階段進行重大形态轉變。以侵蝕番茄植物的番茄幼蟲為例，幼蟲在生長時變成幼蟲，然後羽化成幼蟲，幼蟲有一個卷曲的"舌頭"，可伸展至10厘米。番茄鵝用這種"舌頭"在花朵深處吸吮花蜜，像蜂鳥一樣經常拍打翅膀。從幼蟲堅硬的咀嚼器到成蟲細長的舌頭，同一種昆蟲有兩種截然不同的生活方式。
氡為完全的昆蟲創造了體驗不同生活方式的可能性，但所有昆蟲在成熟時都是有限的。蝗蟲是好的，甲蟲、黃蜂、蝴蝶是好的，成熟的昆蟲不能繼續生長，因為它們不能繼續脫落皮膚，不能讓翅膀再生。大型昆蟲确實存在，例如非洲熱帶雨林中的巨型開花金龜和一些歐洲甲蟲，它們之是以大，是因為幼蟲也很大。但是由于幼蟲在很大程度上無法抵禦外敵，是以它們需要躲藏在絕對安全的環境中。這些大型甲蟲幼蟲通常生活在樹林深處，很難被發現，它們需要四到八年的時間才能發育并成為幼蟲。這個過程太長，或者最好保持身材。
這還有另一個原因。大型，活躍的動物就像一輛更大，更強大的汽車，需要更多的燃料來駕駛，而汽車需要更多的燃料來更有效地燃燒。這意味着動物需要吸入更多的氧氣進行呼吸。鳥類的肺在蟻群中肺最強。在鳥類中，氧氣進入肺部然後流出有一條完整的途徑。這種機制對于連續快速飛行的消耗是必要的。這是昆蟲的主要問題 - 它們沒有充當肺的器官。昆蟲通過身體周圍的呼吸孔呼吸空氣，氧氣被血液吸收，然後輸送到全身。這種呼吸模式與人類利用肺泡來增加吸氧器官的表面積，進而鼓勵氧氣被循環系統吸收，是完全不一樣的，更不用說幫助我們吸入和呼氣肌肉了。古生物學家推測，巨型昆蟲出現在木炭時代，因為在短時間内空氣中的氧氣含量達到30%，遠高于今天的21%。當空氣中的含氧量降低時，巨型昆蟲就會消失。此外，腦組織的活性需要大量的氧氣，是以有限的氧氣吸收量進一步限制了小昆蟲大腦的發育。
綜上所述，外骨骼的局限性，加上缺氧吸收，讓昆蟲注定隻有"小而嬌嫩"。
上述事實提出了一個更大的問題：為什麼昆蟲受到身體結構的限制？同樣，為什麼陸生脊椎動物不能在最後3億年的進化中長出兩隻手呢？想象一下，當你的手和腿空空如也時，抓撓你的背部！似乎所有成員較多的動物類别都被這種刻闆的身體結構所束縛。多虧了最新的基因研究，我們終于明白了為什麼每隻動物都被限制在特定的身體結構中。研究表明，一小群未分化的細胞如何經曆一系列嚴格的活動，這些活動演變成更大，更高的動物身體。由細胞球組成的小球-後代胚胎是由受精卵經過幾次簡單的細胞分裂後形成的，但從胚胎階段開始，動物身體的發育指令被觸發，以引導胚胎在複雜方向上發育。胚胎中的一部分細胞形成中間凹陷，然後球體的"壁"繼續下沉，導緻整個球體上下具有兩個細胞層。進一步膨脹和加長，頭部和尾端将清晰地出現。這是所有動物胚胎發育的第一步，蠕蟲，甲蟲和脊椎動物也是如此。不同的發育指令不僅在一定程度上形成了物種的多樣性，也形成了高等動物細胞群組織的多樣性。然而，一旦一個物種的指令開始實施，就不可能改變它。
更好地了解動物發育
已故生态學家羅伯特·麥克阿瑟（Robert MacArthur）建議将生物學家分為兩類：探索事物如何運作的工程師，以及關心事物如何發展成今天的曆史學家。動物的多樣性，無論是數十億甲蟲還是數百個細胞，也可以使用這兩種分類來檢查。首先是探索事物如何運作的原則。今天，地球上有太多的甲蟲，一隻小蒼蠅中有太多複雜的組織結構，每個生物體中有太多複雜的反應過程......相反，我們可以問"曆史學家"的問題：為什麼地球上有這麼多甲蟲？創造這麼多植物和動物物種的進化指令是如何産生的？
人類從簡單的胚胎發育成嬰兒，蝴蝶從繭中飛出羽毛，這些都是自然界的神奇變化。這兩種變形都是從簡單結構到複雜結構的跨步，它們是由相似的遺傳指令驅動的，盡管不同物種的變形是獨一無二的。這樣的發展軌迹也留下了甲殼蟲家族的數十億成員。但是，即使它們數量衆多，我們也應該對它們感到驚訝。因為從他們身上，我們看到了我們周圍真正的奇迹。
今天，基因研究的快速發展使我們意識到果蠅，小鼠和人類實際上正在使用類似的基因來建構自己的身體。形态進化的奧秘正在慢慢解開，各種動物基因的相似性不再是神秘力量的産物。而這清楚地表明，從遠古到現在，大自然都用同一套工具創造了無數的生物，讓我們共享地球。
為什麼海裡沒有昆蟲？
地球是太陽系中唯一的藍白相間的行星，因為我們的星球富含水，超過四分之三的地球表面被水或冰覆寫。從遙遠的外太空，你可以看到大量水滴升起形成的表面白雲，以及藍色星球表面緩慢漂浮的白雲。我們的家有很多水，水是生命誕生的地方——生命起源于海洋。步行到海灘，數一數被海邊海灘沖走的物種。你不必數物種的數量，隻需數一數門就行了。門在動物界是一個非常高的分類，魚、蟹、海星、水母、貝殼，以及無數種蠕蟲狀的動物都從屬于不同的門，動物界的所有門都有代表生活在海裡，但是在這麼多"代表"人物中，昆蟲都去哪兒了？
昆蟲屬于動物世界中非常大的門之一 - 節肢動物門。這扇門上的動物有一對腿和腳，包括螃蟹，龍蝦，馬蹄鐵，蜘蛛，蠍子，蜻蜓，馬，當然還有昆蟲。海裡生活着許多節肢動物，包括幾隻蜘蛛和很少的昆蟲，但不是馬和蠍子。水生甲蟲和蚊子幼蟲大部分時間都生活在水中，但它們的環境是淡水。為什麼幾乎所有昆蟲都生活在陸地或陸地水生生态系統中？
昆蟲是陸生動物，即使它們确實是從水中進化而來的，它們也必須是淡水。從現存最古老的昆蟲物種來看，它們似乎起源于遠離大海的湖泊和溪流。陸地栖息地物種的豐富性和複雜性使昆蟲能夠大量增殖，超出任何其他生物的承受能力。對于昆蟲不出海的一個簡單解釋是，海浪下有很多捕食者在等着它們。
同樣，脊椎動物首先從溪流和河口登陸，而不是從海洋登陸。在整個生命進化過程中，哺乳動物都是從陸地爬行動物進化而來的，從那時起，隻有少數哺乳動物選擇生活在水中，如水獺、海狸、河馬、鲸魚、海豚、海豹和淡水中的海獅。但無論這些水生哺乳動物能潛入水中多久，它們都必須準時浮出水面呼吸新鮮空氣。他們放棄了陸地祖先的習性，但從未獲得在水下呼吸的能力。
接下來，讓我們離開動物王國，看看另一種陸地生物。這些生物也有一個大的開花植物家族，也被植物學家稱為被子植物。
另一個大家族，被子廠
被子植物，或流行的開花植物，不僅種類繁多，而且大小不同。如果你用一個大罐子抓住甲蟲，你可能會抓住1000個尚不能裝滿的罐頭，但相反，開花植物通常很大。最小的開花植物是膨化（屬于蟒蛇），長度大約是你現在看到的字母"O"的大小，到2-5厘米。蟒蛇隻有30多種，在開花植物規模清單中名列前茅。在清單的另一端，您可以看到高達97米的桉樹，樹幹直徑可以趕上卡車車廂的猴面包樹，以及可以長到11米長的海椰子樹，葉子輕盈。簡而言之，開花植物是地球上有史以來最多樣化的大型生物家族。開花植物像泡芙一樣小，像巨型樹木一樣大，是陸地生态系統的主要成員。魚類的大小也相差很大，最大的鲸鲨重達40噸，但隻有約30，000種。哺乳動物家族擁有地球上最大的動物藍鲸，它長達30米，重達100多噸，但現有的哺乳動物約有5，500種。然而，現在已知的開花植物超過26萬種，每年發現約1000種新物種，按照這個速度，超過30萬種是觸手可及的（新物種的不斷發現使得30萬種數字看起來像是被子植物物種數量的"最終目标"）。在"生物多樣性熱點"中發現了許多新的被子植物物種，詳見第四章和第五章。
體積大，種類多，也通過光合作用自我修養，考慮到這三個特點，你會發現開花植物可以被稱為生物界最大的赢家。被子廠門主要由大學生（10550），豆類（19，500），蘭科（22，500）和菊花（23，600）組成。然而，應該指出的是，物種數量衆多并不意味着它們在生境中很常見。蘭花在大多數植物群落中相對難以看到，在各種自然景觀中都不太明顯。在山雲林中，蘭花經常作為附屬物生長在樹幹和樹枝上，但即便如此，它們也很少見。然而，草是不同的，它們将成千上萬的人一起移動，往往在各種自然景觀中占據了人們的眼睛。這就是為什麼地球上的許多地方，包括溫帶，熱帶和高山地區，被稱為"草原"。
開花植物今天主導着大多數生态系統，這要歸功于它們的數量大，體型多樣和結構複雜。開花植物不僅結構良好，而且是其他動物的營養來源。除少數開花植物外，絕大多數開花植物都是綠色和光合作用的，是以它們處于食物鍊的底部。多虧了這些開花植物（當然還有其他類型的綠色植物），太陽能才能轉化為供我們使用的營養物質。在過去的1億年裡，随着開花植物數量的增加，其他生物開始有能力擴大自己的數量。1998年的一項研究清楚地表明，與依賴其他食物來源的甲蟲相比，更多的甲蟲以開花植物為食。
針葉樹不是開花植物，但它們經常主導一些較冷的季節性栖息地。常見的針葉樹有松樹、冷杉、紅杉、柏樹、羅漢松樹和南洋冷杉。然而，盡管這些針葉樹是許多森林的常客，但它們總共隻有1000種。雖然寒冷的北方和許多高山叢林都覆寫着針葉樹，但這些植物實際上隻有一種"樹"形式，隻有這些針葉樹的幼苗在森林中。更重要的是，針葉樹會分泌許多化學物質來保護自己，使它們成為優質的建築材料。由于很少有動物以針葉樹為食，針葉林的底面不僅越軌，而且其他植被物種也稀缺。相比之下，開花植物更注重生長，沒有太多的自衛，用習語将其描述為"過早死亡"，但它們是以可以為其他營養豐富的植被提供能量。除了開花植物和針葉樹外，種類豐富，更重要的是蕨類植物。蕨類植物和蕨類植物（如石松、馬尾蕨）有近12000隻近親，其中幾乎沒有人能長高，但大多數在下面潮濕的熱帶雨林中很常見，有的則是熱帶雨林下植物家族的重要成員。此外，由于近親産生的蕨類植物，苔藓和精子需要在水中遊泳，這些植物隻能在常綠或季節性雨林中生長。
綜上所述，開花植物既是最大、最有營養的，也是最美麗的陸地植物。我們注意到，陸地上的植物和動物種類遠遠多于海洋中的植物和動物，但這一結論可能不适用于生物王國，尤其是最小的生命形式，細菌。無論是個體數量，物種數量，生理和生化過程的多樣性，還是承受極端環境的能力，細菌都是當之無愧的。