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【100年未解決】海に昆虫が1匹もいない理由【ゆっくり解説】【雑学】
@ゆっくり解説
原影片：https://youtu.be/8wGYBkqxyGI

紅：我是ゆっくり的夢靈

黃：我是ゆっくり的魔理沙

紅：雖然很突然，各位有想過地球上的動物全部有種類嗎？

黃：嗯——大概8000種嗎？

紅：那來數數看吧。哺乳類有6000種、鳥類9000種、爬蟲類10000種、兩棲類7000種、魚類30000種……昆蟲一百萬種。

黃：不不昆蟲好多？！地球幾乎就是只有蟲的星球了啊…這就是為什麼外星人不來侵略嗎。
不過、昆蟲居然有進化最前端的哺乳類的一百倍，很驚人耶。
直覺來想，會認為動物越進化、種類就越多，但好像不是這樣。

紅：這種進化程度和種類數量不一致的情況，從動物的大小也有提示。要點是、因為體型大的哺乳類比較難引起基因突變，所以種類難增加。

黃：原來如此。反過來說，因為比較小所以比較容易基因突變，種類就會比較多種多樣嗎。

紅：就是這樣。一般來說，大多數的昆蟲有飛行、變態、休眠三個大方向的特性。可以說這是昆蟲進化後，擁有這些特質的比較容易存活（これは昆虫が進化しやすく、獲得形質の多さ後世に活きた結果と言えます）

黃：gacha抽很多次就容易抽到SSR的意思咩。個體來說生態系的頂點是人類，不過以種類考慮的話頂點就是昆蟲呢。

紅：不過昆蟲這種生物，他的生態也充滿謎團。例如，這麼多的昆蟲，卻沒有一種昆蟲在海裡。

黃：真的耶！空中有昆蟲，海裡卻沒有，確實是個謎。海裡也有哺乳類（鯨魚）或鳥類（企鵝），100萬種的昆蟲裡卻只有陸地有。真是ニッチ（專精？）的生物呢。

紅：因此這次以『為什麼海裡沒有昆蟲呢』作為主題，來解說昆蟲的三大疑問……魔理沙來說。

黃：不不居然讓我解說嗎？！



黃：好的那麼來解說吧。

紅：拜託你了。

黃：第一點是『為什麼昆蟲無法巨大化』

紅：確實沒見過像人這麼大的昆蟲

黃：首先來做一下簡單的各生物最大體型的比較吧。例如哺乳類最大的鯨魚體長約30M、魚類最大的鯨鯊體長12M、與此相比昆蟲最大的體型只有25CM，根本是異常的小。

紅：只是因為體型太大就不能飛吧？

黃：以棲息地來看是不錯的著眼點。基本來說、海裡的動物都比較大。這是因為海中的重力比較小、可利用浮力移動，所以大體型也不會被自身的重量壓垮。

紅：在路地上的動物如果太大的話，就無法支撐自己的體重呢（大象體型6M）

黃：那麼空中又如何呢？其實，和昆蟲一樣會飛的鳥，最大的體型也有3M（看圖片像禿鷹）因此、（昆蟲）並不是為了飛才這麼小。

紅：欸——那到底是為什麼呢？『假如全部的生物都是同一種大小，最強的生物就是昆蟲了吧！』也聽過這種話呢。要是變大的話真的可以支配地球耶，這樣太可惜了。

黃：這有兩種學說（定說）第一、是「沒有骨頭」說。

紅：欸、沒有骨頭嗎？！

黃：正確的說是沒有脊椎。包含昆蟲的沒有脊椎的生物被稱為無脊椎動物，跟脊椎動物相比體型比較小。

紅：沒有骨頭的話要怎麼支撐身體呢？

黃：昆蟲的話、用「殼」來支撐自己的身體。被稱作「外骨骼」。要比喻的話，就像是布丁的杯子。裡面很柔軟，用硬的殼支撐。順帶一提我們人類的身體裡也有內骨骼喔。

紅：那，昆蟲是因為有外骨骼的關係，才沒辦法巨大化的嗎？

黃：說直白點是這樣沒錯。我們這種有內骨骼的脊椎動物，肉是依附著骨頭的外側，因此體型會受到骨頭影響。
不過昆蟲是在自己的骨頭也就是殼之中充滿肉，怎麼說也會被殼的大小影響體型吧。
就算體型變大，也只會讓殼裡面的肉變得パンパン的，反過來說沒有殼就無法支撐身體，所以也沒辦法呢。（大きくなろうとしても、殻の內側の肉がパンパンになるだけだ。逆に殻がないと体を支えられないからどうしょうもない。）

紅：這麼說的話，隨著成長就換更大的殼不就好了？

黃：很敏銳呢。昆蟲確實會脫殼。因為成為骨頭的殼在外面，所以必須脫殼才能夠成長。
不過裡面沒有骨頭的話，以家為例，就是除了牆壁以外完全沒有柱子的建築物（ex小白的狗屋）要是太大的話只會無法支撐自己的體重、最後被壓垮。

紅：原來如此。不過再怎麼說，最大也只有25cm的動物也太小了吧？昆蟲從以前就是這麼小的嗎？

黃：不、其實以前的昆蟲比現在的大。所以昆蟲很小的理由，近年有兩個有力的學說。一個是「沒有肺」說。

紅：沒有肺？那昆蟲是怎麼呼吸的？

黃：是利用被稱作「氣管呼吸」的方法。昆蟲身上有小小的孔，那些是被稱作氣管的空氣的管。
（氣管）像血管那樣巡繞全身，從那裡吸收氧氣。

紅：へえ、昆虫ってぼこなんだ。

黃：順帶一提、因為這種呼吸方法，昆蟲沒有血管，血也不是紅色的。

紅：欸？為什麼不是肺呼吸、血就不是紅色的？

黃：人的血之所以是紅色，是搬運氧氣的紅血球裡的血紅素裡有鐵質，和氧氣結合、才變成紅色。氧化鐵是紅色的也是一樣的道理。
不過昆蟲並不具有像血液那樣「如水流般輸送氧氣」的方法，而是直接以氣管讓氧氣輸送到全身、不需要讓血結合氧、因此也不需要血管。血液大多是透明的淡綠色。

紅：打死蟲子的時候那個透明液體原來是血喔…。不是紅色的就完全沒注意到。但是為什麼沒有肺就沒辦法巨大化？

黃：那就說回呼吸法和體型大小吧。首先，昆蟲是利用氧氣的濃度差異（濃度勾配）來將氧氣運送到全身。濃度勾配是指為了讓濃度統一會自動混合的物理現象。就像是在咖啡裡倒入牛奶，就會自動混合一樣，昆蟲體內的氧氣會為了統一濃度，會自動讓氧氣在身體裡擴散。以這個呼吸方法供氧不需要能量，這個算是優點。

紅：所以昆蟲只能用「皮膚呼吸」呢。呼吸不需要能量真是太厲害了。反過來說，為了存活需要的能量而產生能量的我們才是奇怪的一方？

黃：但是、昆蟲的肺不能強力的吸收空氣。因此，只能等待氧氣自行傳遞全身。所以體型變大的話，就難以提供全身的氧氣，因此無法巨大化。
體積越大的話，吸收空氣的表面積比例會更小。這種呼吸方法只有表面積大、體積小的小型生物能使用。

紅：原來如此。假設今天體型變成三倍，空氣需要的體積就變成27倍，但吸收空氣的表面積只增加9倍，因此會欠缺氧氣呢。

黃：反過來說，如果氧氣濃度高，就有可能巨大化。其實三億年前的地球氧氣濃度是現在的1.5倍。生存在太古的メガネウラ全長就有70cm。

紅：雖然吸取的空氣很少，但因為那部份的氧氣濃度高，因此可以巨大化的意思呢。
不過、魔理沙。如果巨大化會缺少氧氣的話，就讓殼螺旋變形（うぬうぬ）、讓吸收空氣的表面變大、吸收的氧氣不就變多了嗎？這樣的話不就可以巨大化了嗎？為什麼不這麼做呢？

黃：那是因為、外骨骼重要的「支撐身體」就難以運作了。螺旋構造的話，外壁做為家的支撐構造來說就不夠強了。

紅：原來如此、殼的表面積太大的話強度不夠…。意外的不好辦呢。

黃：不過增加表面積以增加氧氣吸收量是個好點子。這麼做的就是人類的「肺」。人類的皮膚雖然沒有2M^2，但肺的表面積可達到70cm^2、肺當中能吸收很多的空氣傳遞到血管。

紅：總結來說，昆蟲如果變大的話，就無法活用最大優點的外骨骼了。嘛個人觀點來看，小一點也很好。畢竟太大的話很噁心。

黃：那就討論下一個點吧。第二點是『為什麼海裡沒有昆蟲』？

紅：我覺得這不是太困難的問題吧。剛才魔理沙教過，昆蟲是利用身體上的洞呼吸對吧？在海裡吸收水的話就會窒息死了，所以海裡才沒有昆蟲吧？

黃：是很好的著眼點，不過，鯨魚是用肺呼吸的哺乳類，但牠也在海裡喔。因為鯨魚是吸收空氣後潛入水中的。
然後、表面上看來無法在海裡生存的鳥類，也有企鵝元氣地在海裡潛水喔。

紅：這麼說的話確實！

黃：說到底、一樣是生物、在海裡沒有同種是有些奇怪的。因為最初的生命原本都是從海水誕生的。是海中生物進化後、來到陸地上的。
所以現在、海裡存在的生物難以進化到陸地上、但陸地生物要適用在海中並沒有那麼困難。
要說為什麼的話、因為生物的祖先、原本就是在海裡的。只要退化就可以了。

紅：這麼說的話，昆蟲原本也是在海裡的？

黃：沒錯。昆蟲有堅硬的叫做外骨骼的殼、就是從蝦子之類的甲殼類進化的。

紅：欸、昆蟲是蝦子進化來的嗎？！要這麼說的話也不是說長得不像…

黃：因此『為什麼海裡沒有昆蟲』這個問題，應該說是『為什麼昆蟲不回到海裡』這個進化生物學的難題。

紅：這樣聽起來、昆蟲只要想的話就能回到海裡吧？有100萬個種類，在地球上只有三分之一的路地裡，一百萬種持續分支進化總有可能吧？只要任一個進化了、回到海中、在海裡大繁殖也不奇怪。到底為什麼海裡沒有昆蟲呢…。

黃：要說理由的話就是『海裡已經有甲殼類存在了』。

紅：嗯？什麼意思？進化前也有螃蟹之類的甲殼類在海裡啦，不如說昆蟲也能和甲殼類一起生存啊？

黃：嗯、即使甲殼類存在、確實在海裡的生態系食物鏈中也有昆蟲可以生存的環境。但是以生態地位來說已經被甲殼類佔據了、所以才沒有空隙再加入了。

紅：所以、該不會即使昆蟲進入海裡、也會和已經在那的甲殼類吵架、生存競爭然後輸掉吧？

黃：就是這樣。不過、為什麼沒有進入的空隙，這點是尚未明白的。
因此並非從生態學的觀點、而是昆蟲學的觀點來看，有這麼一個學說：「之所以沒有昆蟲、是否是因為海裡的環境的關係呢」。（海という環境に起因するのではないかという訳がある））

紅：別的學說？是怎樣的學說？

黃：那就是『海中無法培育殼』的學說

紅：怎麼說？螃蟹不是有殼嗎？螃蟹、超硬的說……

黃：螃蟹之類的甲殼類之所以要這麼硬的殼，是因為從海水中西收了鈣。

紅：欸、那個殼是用鈣製成的啊。確實聽過鈣長骨頭的說法呢。

黃：那麼、海水成份居然有4％的鈣、。但是身為前進到陸地上的甲殼類的昆蟲、陸地上幾乎沒有鈣應該讓牠很困擾。

紅：確實空氣中沒有鈣、陸地上只有岩石之類的。

黃：對昆蟲很重要的氧氣，在空氣中約佔20%。昆蟲以取代鈣、以體內稱作MCO2的酵素和空氣中的氧氣結合產生化學反應、外骨骼才因此變硬。

紅：欸～那麼海裡的甲殼類是用鈣培養外骨骼、陸地的昆蟲是用氧氣培育外骨骼呢。這也是各自適應了環境呢。

黃：也有一說認為，甲殼類無法在空中飛，一樣被殼包裹的昆蟲、能用翅膀飛上空中是因為外骨骼是以氧氣製成的。和鈣製成的外骨骼相比，空氣確實輕了許多。
但也因為外骨骼的組成不同，（昆蟲）被認為是否因此無法進入海中。
由於海中的氧氣太少、無法組成足夠的外骨骼。

紅：欸、原來是這樣。那，昆蟲和螃蟹一樣用鈣做外骨骼就好啦？

黃：那就會和海裡已經有的甲殼類完全對撞啦。沒殼軟軟的昆蟲和有殼硬硬的螃蟹打架，勝敗很明顯吧。
不過如果不是海、而是離陸地較近、河川之類的淡水的話，就有昆蟲可以加入的空間。
事實上、淡水龍蝦之類進出河川的生物也沒辦法飛天、（実際、ゼリガニなどは川に進出しているが、いずれも空をとべず、）
水生昆蟲的田鱉（タガメ）和龍蝨（ゲンゴロウ）之類的也能在天上飛、把甲殼類的優勢奪走了、河川裡才有昆蟲生息的空間（タガメやゲンゴロウなどの水生昆虫は空を飛べるから甲殼類対してニッチを奪い、川に昆虫が生息することはできる。）

紅：重點來說、昆蟲沒辦法在海裡生活呢。贏不了進化前的進化後生物也是有的呢。



黃：繼續討論吧。最後是『為什麼昆蟲會被光吸引』

紅：這不就單純的是昆蟲有向光直直飛的特性嗎？

黃：就是一般說的昆蟲的「趨光性」呢。也有人說這是（昆蟲）把人工光源和月亮、太陽搞混。
正確說來不是光而是紫外線集中的地方的說法比較有力（正確には光ではなく紫外線に集まっているという説が有力だ。）

紅：嘛，確實昆蟲和人類不一樣，好像能看到紫外線呢。

黃：不過這個趨光性的理由還不知道。
應該只是昆蟲將人工光源和太陽、月亮之類的搞混了（虫が、人工のライトを太陽や月と勘違いしているのは正しいだろう）
但是、昆蟲向太陽和月亮飛的理由是完全不明的。

紅：確實是這樣呢，想不太到向月亮飛的話對生存有什麼好處。宇宙飛行員難道會向著憧憬的月亮走嗎？
說起來、真的向光飛的話，昆蟲在大白天全部向太陽飛就會燒焦死掉了呢。

黃：關於這個問題，在觀測昆蟲對光源的運動之後、ICL有研究出一個答案。
そこて明らかにされたのは3つの意外な事実だった。

紅：欸、是什麼？

黃：研究者第一個在意的是、如果在昆蟲的下方投射光源、昆蟲會如何飛行呢？

紅：從下方照光？這樣會怎樣啊…？

黃：那就來看看這個動畫吧

紅：與其說是向光飛行、不如說是昆蟲嚇一跳往回飛然後墜落？！

黃：這次來看從上方照光的場合吧。

紅：昆蟲背著光急速上升了呢。

黃：最後看側面照光的場合。

紅：昆蟲在光的周圍旋轉呢。

黃：那麼全部一起看吧。這樣發現了什麼呢？很容易發現的結果是這樣（上圖）

紅：表面上看、像是向光飛行呢。如此之外嘛…啊、昆蟲是背著光的！

黃：就是這樣。這是被稱作「背光反射」的以背向光的反射性習性。

紅：背向著光…、昆蟲為什麼會有這種習性呢？

黃：是為了正確的認知上下。大型動物能透過重力認知上下的方向。但像昆蟲那樣體積小的生物似乎感覺到的重力也比較小。
因此利用太陽和月亮的光來認知上下。
這不只是昆蟲，因為海裡的浮力而感到強大重力的魚也擁有背光反射。

紅：本能地背著光…。我不知道有這種習性呢。

黃：因此、從上方照光，昆蟲就會急上升。
光に背を向けるように虫が飛ぶせいで、
光に向かうように”見えてるだけ”である、という説が有力だ。

紅：那麼、趨光性的真相是、乍看之下看起來像是向著光飛、這樣的緣故呢。
雖然知道光源在上、但不知道為什麼在上、因此連工光源也背對著呢。（光が上だという認識はあるけど、なせ上にあるかまでは分からないから、人工のライトにも背を向けちゃうのね。）



黃：解說到此為止。

紅：越理解越感覺昆蟲很厲害呢。

黃：這次介紹的學說以外也有其他學說，可以的話大家也調查看看吧。

紅：昆蟲學者ファーブル被問到「為什麼持續研究昆蟲學呢？」的時候曾如此回答：『沒有選擇其他東西的空間』

黃：昆蟲真的可以無限地研究呢。
雖然常聽到蟑螂的缺點是『因為是蟑螂』的說法，
但是昆蟲在這麼小的身體集結許多自然的奧秘。

紅：覺得昆蟲很噁心的人很多、但本質說不定是相反的。
昆蟲的姿態和生態、自然的究極的機能美、這次的討論到此結束。

紅+黃：感謝您的收看！請給我們高評價喔！