無脊椎動物中的昆蟲幾乎貢獻了世界上一半的物種數量，

在這龐大的昆蟲家族中，

許多形態各異的昆蟲令人印象深刻。

除此之外還有它們獨特的捕獵技巧，以及強大的生存能力，僅是這些就足以讓昆蟲在多次滅絕的事件中倖存，

成為地球上最龐大的物種。

各種各樣的昆蟲

比起大多數

脊椎動物

來講，昆蟲雖然可以在自己的世界裡成為強者，

但放至更大的生態圈來看，捕食者就成了獵物

，這是為什麼？因為昆蟲都太小了，它們很難超越自身，成長為更大的物種。

假設這些昆蟲可以長得更大，甚至超過它們在石炭紀時的祖先，

以螳螂這樣的肉食性昆蟲為例

，如果200公斤的螳螂和200公斤的老虎碰面打上一場，誰會更厲害一些？為什麼昆蟲無法成為大型生物？脊椎動物和昆蟲的差異到底在哪裡？昆蟲有哪些弱點？

本文接下來將會從昆蟲的

生理構造、進化演變，以及生物學構造

這幾個方面來敘述並解答這些問題。

出乎意料的結局

既然是讓

螳螂和老虎

一決高下，那我們先來看看它們之間有哪些制勝的秘密，如果生長至同體重會怎樣？

螳螂有著強勁有力的前肢

螳螂

最令人印象深刻的一點在於它那雙強勁有力的前肢，特化後的前肢成為了捕食的武器，每段關節相比其他肢體有更長的比例，

並且前肢表面佈滿了許多幾丁質尖刺

。

據科學家記錄，螳螂出招捕獵的速度能夠達到0。04秒，比眨眼的時間還要快。一旦獵物被捕獲，

螳螂的前肢會緊緊地把獵物鉗制住

，尖刺使得獵物沒有任何逃脫的機會，只有等待

螳螂

的直接啃食，過程異常痛苦。

捕食的螳螂

由於

螳螂沒有上下顎結構

，嘴部由多個附肢組成，每個附肢獨立運作，用來撕咬獵物。因此，螳螂也不存在有所謂的咬合力，過程更接近撕扯。儘管只是簡單的撕扯，也不妨礙

螳螂

把其他昆蟲的

複合幾丁質外骨骼給破壞掉。

最堅硬的外骨骼昆蟲是“鐵錠甲蟲”，

其自身能夠承受15千克左右的壓力

，以此類比，我們姑且把螳螂的撕咬能力提升到合金材料的強度上面。

萬獸之王：老虎

讓我們再來看看老虎，

老虎攻擊迅猛，力求一擊斃命攻擊速度也能達到零點幾秒

，但速度和螳螂比起來還是稍慢一些。與其他貓科動物一樣，老虎主要會攻擊獵物的頭顱和氣管，數釐米長的牙齒配合強大的咬合力能夠輕鬆咬碎獵物的頭骨。

以體型最大的東北虎為例，成年東北虎體重最大能夠達到350公斤，咬合力490公斤左右。

這得益於它們的面部結構設計，老虎的顳顬孔比多數動物都要大，顳肌可以穿過顳顬孔，能夠生長出更多的肌肉，

這使得它們的咬肌十分健壯。

老虎構造

當我們把兩者的體型放大至在同等大小，

也就是200公斤的比例，

這時神奇的事情出現了。老虎並沒有因為體型減小變得失去攻擊性，反而有著更為靈活強健的身軀，咬合力也並沒有損失太多。反倒是螳螂因為身軀變得太過龐大，整體行動變得異常緩慢，身子也開始搖搖晃晃，

捕食機器成為了移動活靶。

螳螂在被放大之後為什麼沒有想象中那樣強大，反而還變弱了，這是為什麼？

變大等於變弱

首先我們先來說一說

螳螂

變得行動遲緩這一問題吧，歸根結底這要說到昆蟲的神經結構。

螳螂結構

昆蟲的神經結構和其他脊椎動物不同，

昆蟲沒有髓鞘

。這是一種富含脂質的物質，圍繞著神經細胞軸突生長，以使它們絕緣，並增加電脈衝沿軸突傳遞的速度。這種生長並不是完全覆蓋神經通路的，

而是一節一節的生長覆蓋。

可愛的螳螂

這些組織結構遍佈在脊椎動物的各個神經節點處，在中樞神經系統中，

軸突將電訊號從一個神經細胞體傳遞到另一個神經細胞體時，

髓鞘中的髓磷脂會降低生物電容的軸突膜。在分子水平上，

節間增加了細胞外和細胞內離子之間的距離

，減少了電荷的積累。

髓鞘

髓鞘的不連續性結構導致生物電訊號能以跳躍式傳導，具體表現為由一個節點跳躍至另一個節點，直到訊號到達軸突終端。這些節點非常短，只有1微米長，高效的傳遞機制使得

脊椎動物的反應非常迅速。

昆蟲大腦

而昆蟲的神經結構並沒有進化出這樣的傳遞方式，而是非常原始的直接傳遞，無髓神經元的電訊號傳遞需要完全經過整個神經通路。如果昆蟲體型小，這對它們來講是好事，然而一旦體型異常龐大，

神經通路便會跟著身子一起增長。

路徑變長，還沒有快速的傳遞方式，昆蟲自然而然就變得慢吞吞了。

移動緩慢的問題我們解決了，接下來我們來看看

超大號昆蟲

為什麼在搖晃著身子。

數學定律決定出的差異

對於身形比例這個問題，

就必須提到平方-立方定律。

簡單地來看，這是一個

數學問題

。該定律表明，隨著物體形狀尺寸的增長，其體積的增長速度將會超過表面積。具體增長為，體積三次冪增加，表面積二次冪增加。

在這裡我們不需要去計算該公式的具體結果，只需要知道這條定律幾乎適用於所有地方，

即便是生物生長也不例外

。如果生物被等距放大，也就是像文中所描述的那樣，那麼它們的肌肉力量會被嚴重降低。

因為肌肉的橫截面在該定律下會增加一定比例的平方，質量則會增加一定比例的立方。這就導致

心血管和呼吸功能會嚴重下降。螳螂

作為昆蟲，其呼吸系統並不像哺乳動物或者鳥類，昆蟲的呼吸方式是透過氣孔交換完成的。

昆蟲的換氣運動

我們都知道大部分脊椎動物，特別是哺乳類，

它們的呼吸系統是透過肺部空氣迴圈提升血液中的含氧量，增加體內迴圈的互動；鳥類的肺部

是完整的

空氣迴圈通路

，可以最大化利用空氣中的氧氣，血氧平衡決定了我們的行動能力。

鳥的結構

但

昆蟲的血氧平衡

必須經由身體周圍的氣孔吸入空氣，然後氧氣再由血液吸收，最後再運送至全身各處。這

看起來和人類的呼吸迴圈很相似，

但別忘了我們的

肺部充滿大量肺泡，

這會極大地增加吸氧器官的表面積，從而增加氧氣吸入量。同時人類還有幫助呼吸的橫膈肌，光是呼吸本身就比昆蟲更高效。

呼吸系統

還是那句話，昆蟲要是小一點還沒什麼問題，這種傳遞很快就完成了。但一旦

昆蟲體型太大

，那麼它們每一次呼吸就要等待一小會兒才能完成

血氧迴圈

，一旦活動起來，氧氣還沒來得及傳遞，可能就因氧氣不足而倒下。

所以這時的昆蟲根本動不起來，

稍微活動一下就會出現缺氧，

因此也會出現行動不便，看起來搖搖晃晃。另外，昆蟲的幾丁質外骨骼在它們變態發育之後幾乎就不會增長了，由平方-立方定律帶來的問題還有異速生長比例縮放的問題。

大象的各部位的骨骼

簡而言之就是，動物想要長得更大，相應的肌肉骨骼強度也必須有提升，

例如大象擁有更粗壯的骨骼

，因為它們必須按照比例來乘載更高的重量。但這個也是有極限的，超過本身的骨骼肌肉強度，龐大的身軀會直接壓垮它們。

老虎和螳螂的200公斤

對決賽剛一開始，螳螂可能就自己倒下了；又或者是老虎在反覆多次的進攻中，破壞了螳螂的外骨骼，然後螳螂又倒下了。以

螳螂

這時的反應能力和運動能力根本不是老虎的對手。

所以說，昆蟲變成今天這樣，完全是生物演化的最佳結果。

強行給它們增長不會讓它們變得更強，只會更弱。這也是為什麼今天站在

生物鏈

上層的是脊椎動物，而不是無脊椎動物，更不用說像人類這樣還有智力的高等生物。