昆虫再寒冷冬天如何取暖？翅膀是它们的“加热器”

数亿年来，昆虫已经成功地渗透到地球的每一个角落，并拥有坚硬的外骨骼来保护自己免受捕食者和环境污染的侵害。但是当冬天来临时，昆虫不能用羊毛来编织毯子。它们在冬天如何保暖？

冷与热

人类是温血动物，也被称为温血动物。人体的恒温系统可以控制体温保持在37摄氏度。人体已经进化出几种机制来维持热量，并在必要时将热量排出体外。出汗、起鸡皮疙瘩和颤抖是人体试图保持最佳温度的方式。其他的哺乳动物也有相应的策略，比如厚密的皮毛和喘气。

与温血动物不同，温血动物通常被称为冷血动物，包括爬行动物和两栖动物。他们的体温随着环境温度而波动。这就是为什么蛇和短吻鳄是“铁杆日光浴爱好者”。昆虫属于这两类中的哪一类？

昆虫的惊人之处在于它们的多样性。昆虫由身体两侧对称的四肢组成，身体被分成几个部分。从某种意义上说，昆虫是“最终的雪花”——它们在形态、行为和适应性上都有惊人的多样性。因此，昆虫不完全属于温血动物或冷血动物的范畴，这是合理的。

传统上，昆虫被认为是改变温度的动物，这是真的，但并不完全是真的。有些昆虫比其他昆虫更容易受到外界温度的影响。事实上，昆虫可以分为两类:恒温动物和变温动物。变温动物是指体温可以根据环境温度调节的昆虫。温血动物有调节身体内部温度的能力，尤其是某些身体部位。某些身体部位的选择性加热或冷却被称为(区域性)异质性，如黄蜂、蜜蜂、蛾子、蝴蝶和甲虫，它们都是温血动物。

昆虫在寒冷的冬天是如何保暖的？翅膀是它们的“加热器”

翅膀——不仅仅是为了飞行

想象你是一只昆虫，你的手臂像蝙蝠或鸟的翅膀。高速飞行时，你必须挥动手臂。这无疑是一项非常困难的工作，需要大量的热量。为了产生飞行所需的所有能量，昆虫必须具有快速的新陈代谢率，但是我们的新陈代谢反应并不总是有效的。

这些反应在控制翅膀的肌肉中产生能量，形成大量热量和能量。昆虫降温的一种方式是通过飞行。飞行增加了血淋巴的循环，血淋巴是昆虫体内的一种液体，类似于人的血液。它将热量辐射到身体的各个部位。热量从昆虫的胸部，也就是翅膀的位置，传递到腹部。腹部的热量将通过蒸发逐渐散失。

这样，昆虫的腹部就像一个散热器，当它冷的时候可以“储存”热量，当它太热的时候就像一个热分配器。昆虫在寒冷的条件下会消耗额外的热量。低温不适合飞行，因为在低温条件下飞行所需的代谢反应不够快。

为了克服这一点，昆虫会做一些“热身运动”，用力前后拍打翅膀，这类似于摇动。目的是在它们不飞行时产生热量来加热。如果它们很暖和，准备起飞，它们会在起飞前几分钟加速“引擎”。

无效的加热方式

颤抖不是昆虫取暖的唯一方式。科学家们通过几项研究发现，当蜜蜂试图温暖它们的身体时，会有一个能量“无效循环”，这没有变暖的效果。这是两条相反路径的两个相反步骤——糖酵解(葡萄糖的分解)和糖异生(葡萄糖的产生)。

在糖酵解过程中，6-磷酸果糖(F6P)被磷酸果糖激酶(PFK)转化为1，6-二磷酸果糖(F1，6P)。1，6-二磷酸果糖在糖异生过程中可以转化为两个分子。在第一个反应中使用三磷酸腺苷分子，但在第二个反应中不形成三磷酸腺苷分子。

糖酵解和糖异生之间的无效循环

三磷酸腺苷分子是细胞的“能量货币”。细胞通过分解三磷酸腺苷分子产生能量。有更多的三磷酸腺苷分子意味着它们能产生更多的热量。细胞将不得不“加班”。为了获得能量，它们必须维持足够的三磷酸腺苷分子供应。

在正常情况下，糖酵解和糖异生不会同时发生。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来产生热量，但这是一个自相矛盾的研究。结果表明，一些蜜蜂没有这种能量循环。

昆虫有温度传感器

为了用上述奇特的方法控制体温，昆虫必须首先感知外部环境是温暖还是寒冷。它们通过触角上的一系列受体完成这一过程，这些受体被称为“瞬时受体电位通道”。

这些受体对环境温度的变化非常敏感，并将信息传递给昆虫的神经系统，通过科学家正在探索的机制，使身体发生必要的变化。研究表明，阻断某些受试者会导致昆虫体温降低(低于正常体温水平)，而阻断TRP通道会导致昆虫体温升高(高于正常体温水平)。

有趣的是，TRP通道在昆虫的进化中一直被保留着，这意味着人类和昆虫的DNA有一些相同的基因或者体温是通过指令来检测的。进化科学家可以评估昆虫基因在进化道路上变化的时间，并通过这些微小的变化沿着进化路径分叉。

总之，即使昆虫拥有与人类相似的能够感知温度变化的基因，它们也不需要像人类一样因为体型小而在冬天穿厚衣服保暖，在夏天穿薄而凉爽的衣服降温。