蜉蝣

古老而生命短暂的水生昆虫（蜉蝣目昆虫的统称）

蜉蝣（学名：Ephemeroptera）是蜉蝣目昆虫的统称。截止2024年，《全球生物物种名录（COL）》收录的蜉蝣种类包括42科442属3341种，截止2002年，中国记录共有17科60属220种。蜉蝣卵小，颜色多样，表面有花纹和附着物。稚虫体长3~28毫米，分为扁平型和鱼型，头部有突起和体毛，复眼发达，有咀嚼式口器，胸部有三对足，腹部10节，末端有三根尾丝。稚虫蜕皮后成为亚成虫，体色暗淡，翅膀不透明且呈烟熏色。成虫触角刚毛状，口器退化，雄虫第9节腹板后端有亚生殖板，雌虫第七腹节有输卵管口，雄性生殖器形状多变，是分类的重要特征。

动物学史

化石证据

蜉蝣是地球上最古老的带翅昆虫之一，其身体印记化石可追溯至约3亿年前。大量蜉蝣化石分布于全球，尤以俄罗斯、法国、巴西和中国为著。中国是蜉蝣化石最为丰富的地区之一，在南京地质古生物研究所与广西地质调查院的合作中，发现了大量蜉蝣化石，某些层位中个体数量多达381只。这些古老的化石提供了研究蜉蝣起源、进化、行为，以及当时生态环境的重要材料，对学术研究有重要意义。研究蜉蝣化石成为科学家们的关注焦点之一。早在19世纪初至20世纪50年代，就有学者对蜉蝣化石进行描述和分类。中国的生物学家秉志教授在这一领域尤为突出，发表了大量关于蜉蝣的新属和新种。到目前为止，已发现约40科、124属、218种不同类型的蜉蝣化石，为昆虫进化、古地理、古气候和地球演变的研究提供了宝贵的参考资料。

下级分类

截止到2024年，根据《全球生物物种名录（COL）》收录的分类标准中，世界上共分有42科442属3341种，截止2002年，中国共有17科60属220种。

蜉蝣主要科属及代表种：

形态特征

卵

蜉蝣的卵十分微小，长约150~200微米，宽约0.1~0.2微米，颜色多为白色、绿色、灰绿色或淡褐色，表面带有花纹。一端通常有帽状附着物。

稚虫

蜉蝣稚虫的体长一般在3~28毫米之间，分为扁平型和鱼型两种。扁平型稚虫的身体扁平，胸足宽扁，尾丝上的毛分散或环生，以扁蜉科为代表。鱼型稚虫则具有流线型的身体，足细长，尾丝密生细毛，以短丝蜉科和等蜉科为代表。稚虫头部有突起和体毛，复眼发达，有三个单眼，触角呈丝状。口器为咀嚼式，包括上唇、上颚、下颚、舌及下唇，唇须由2到3节组成。胸部有三节，每节各有一对足，爪子上常有细齿，黑色翅芽附着在中、后胸上。足的形状因刺的排列和瘤或刚毛的形状而不同，一些属的足具有特殊功能用于过滤食物和保护鳃。蜉蝣总科稚虫足的腿节和胫节非常粗大，胫节的前侧角突出，爪较小，扁蜉科稚虫足的腿节宽扁，具细毛。腹部通常有10节，背板后侧角的形状可用于区分不同属的蜉蝣。前半部分的腹节上有成对的气管鳃，用于呼吸。末端一般长有三根尾丝。

亚成虫

蜉蝣稚虫蜕皮后变为亚成虫，亚成虫体色暗淡，翅膀呈烟熏色且不透明，后缘缘毛明显，行动迟缓。亚成虫与成虫相似，但翅面及身体表面密生细毛，雄成虫的大部分附肢尚未完全发育。

成虫

成虫的触角为刚毛状，口器退化，复眼较大，单眼三枚，其中雄成虫的复眼分为上下两部分，上部锥形，下部球形。成虫的胸部发达，前足明显长于中后足。不同种类的后足跗节数量有所不同，扁蜉科后足跗节多为5节，四节蜉科后足跗节为3节其他种类多为4节。通常有两对翅，翅膜质透明，前翅大呈三角形，后翅小呈圆形，有些种类的后翅消失。成虫的腹部通常有10节，第10腹节背板后端长有两根细长尾丝，有些种类还有中尾丝。雄虫第9节腹板后端有亚生殖板，雌虫在第七腹节后端有输卵管口。雄性生殖器位于第9节腹部，形状多变，是蜉蝣分类的重要特征。

栖息环境

蜉蝣广泛分布于各种生态环境中，从高山到平原，从沼泽到草地，均可见其踪影。稚虫几乎存在于所有淡水环境中，尤其是在溪流中，不论是急流还是缓流的小溪。成虫通常在白天栖息于溪流、湖泊或江河边的杂草和树丛等避光处。此外，不同科的蜉蝣具有特定的栖息地偏好。例如，四节蜉科（Baetidae）倾向于生活在温暖的水域中；扁蜉科（Heptageniidae）偏好藏身于石头下的湍急水流中；而较大的蜉蝣科（Ephemeridae）则会在沙质的湖泊或河床中挖掘洞穴。

分布范围

蜉蝣的分布范围非常广泛，除了南极洲、北极高纬度地区和一些海洋岛屿外，几乎遍布全球。

生活习性

觅食行为

蜉蝣栖身水中，主要滤食藻类及颗粒物；稚虫则食腐屑、小型藻类、原生动物和腐烂水草，少部分种类为肉食性。亚成虫和成虫的口器退化，不再取食。

生活方式

蜉蝣稚虫的生活方式各不相同。有些附生在水草上，有些在水底淤泥上爬行生活，还有些在底泥中挖掘通道。一些种类的稚虫身体扁平，栖息在清澈急流中的石块下。蜉蝣成虫具有趋光性，采集成虫期的蜉蝣主要依靠灯诱。

生长繁殖

生长特性

蜉蝣生命周期包括卵、稚虫、亚成虫和成虫四个阶段。卵期卵期的长短，常与种类和温度有关。短的几天，长的可达几个月，一般在1-2周内即孵化；稚虫期经历15~25次蜕皮，一般为几个月到一年以上。亚成虫在24小时内蜕变为成虫。

繁殖方式

蜉蝣繁殖方式多样，包括卵生、卵胎生和孤雌生殖。雌虫可产500到4000个卵，产卵方式各异（如分次产卵、一次产卵、直接产于水中石块下）。部分种类采用卵胎生或孤雌生殖。

交配行为

蜉蝣成虫飞行中交配，称为“飞婚”，交配发生在无风、适光和温度适中的环境中，成虫成群回旋飞翔。雄虫抱住雌虫前胸。完成交配后立即死亡。

保护现状

保护级别

截至2024年，《世界自然保护联盟（IUCN）濒危物种红色名录》显示，有5种蜉蝣被列入其中：Pentagenia robusta和Acanthametropus pecatonica在1996年被评为灭绝（EX）；Tasmanophlebi lacuscoerulei于2014年被评为濒危（EN）；长尾蜉蝣（Palingenia longicauda）在2022年被评为无危（LC）；Caenis tuba于2023年被评为数据不足（DD）。

种群现状

《美国国家科学院院刊》的研究表明，从2015年到2019年，Hexagenia属蜉蝣在美国伊利湖西部的数量减少了84%，在密西西比河流域北部从2012年到2019年间下降了52%。在东北亚，有18科48属237种蜉蝣，其中俄罗斯远东地区的种类最多，而朝鲜半岛和中国东北的蜉蝣区系相似度分别为83%和64%。相比之下，日本群岛的蜉蝣区系较为独特。

主要威胁

全球蜉蝣目昆虫正面临多重生存威胁。首先，水域污染的问题极为严重，重金属与农药残留严重影响蜉蝣的生存和数量。其次，外来物种的入侵对蜉蝣构成重大威胁，欧洲已有750种外来淡水物种影响了蜉蝣的生存。此外，栖息地的丧失和退化也是重要威胁，主要由于人工堤坝的建造、人类基础设施的建设和河道的改迁。最后，气候变化也是关键因素，由于蜉蝣具有较短生命周期和良好的移动性，它们很可能是首批受全球气温上升影响的群体之一。

保护措施

欧洲的《水框架指令》和美国的《清洁水法》（CWA）等立法旨在通过保护水资源，从而保护包括蜉蝣在内的水生物种。

标本采集

稚虫采集

蜉蝣稚虫的采集主要使用捕捉网，根据不同环境选择合适的网类型。多采用手网进行，两人合作或单人操作均可。一人在网前搅动水底沉积物，翻动石头等水下物体，使蜉蝣稚虫随水流进入网内。捕获的稚虫直接放入95%或更高浓度的乙醇中保存。

亚成虫和成虫

亚成虫和成虫的采集方法包括灯光诱捕法、网扫法及室内饲养法。灯光诱捕法是在晚上使用高压汞灯或黑光灯引诱蜉蝣，采集后直接放入乙醇中保存。网扫法则是在白天用扫网在灌木或草丛中捕捉蜉蝣，并用镊子将其放入乙醇中。而室内饲养法是将成熟稚虫带回室内，用原生环境中的水和碎石等物质进行模拟，并进行培育以获得亚成虫和成虫。

主要价值

水质检测

水环境的物理化学和生物变化影响水生生物的发育和生存。蜉蝣对水中化学物质敏感，常用于检测水污染状况。研究人员将蜉蝣、石蝇和石蛾称为水质评估的“三巨头”。

科学研究

蜉蝣是古老的有翅昆虫，对其化石的研究有助于了解昆虫的起源、进化及古生态环境，并为研究其他昆虫及其翅的起源提供参考。对蜉蝣的研究对了解不同地质时期的古地理、古气候、地球演变及生物进化也具有重要意义。