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蜻蜓的100種生活方式 ——《飛啊!蜻蜓》

PanSci_96
・2017/11/25 ・1984字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 435 ・四年級

文/槐真史|厚木市鄉土資料館研究員
譯/張東君

空中生活:蜻蜓

空中的蜻蜓,圖/by Chanzj@pixabay。

具有大大的眼睛、透明膠帶般的翅膀和細長腹部的蜻蜓,是很擅長在空中飛行的昆蟲。只有活生生的蜻蜓才具有的眼睛及身體的鮮豔色彩,和優雅的飛行翱翔姿態,讓每個看到的人都覺得感動——那箇中滋味只有看過蜻蜓的人才能體會。

雖然蜻蜓是在空中飛行的昆蟲,但在幼蟲時期,幾乎所有蜻蜓的幼蟲(水蠆)都是生活在水中,這就是為什麼常常可以在水邊看到蜻蜓。我們經常可以看到雄蜻蜓在同一場所來回不停飛來飛去,然後停在固定的樹枝前端等待的樣子,這是因為雄蜻蜓擁有自己的領域,牠們會在那裏等待雌蜻蜓。此外,也可以看到雄蜻蜓驅趕進入自己領域的其他雄蟲或是他種蜻蜓的行為;在領域中相會的雌、雄蜻蜓則會交配、產卵。

水中生活:水蠆

蜻蜓的幼蟲——水蠆,圖/by André Karwath aka Aka@wikipedia commons。

依物種的不同,水蠆的棲息場所也是五花八門:有些是抓著水中的植物莖或是漂浮物等,也有些會潛到泥中。水蠆是以小昆蟲等為食的肉食性動物,會花上幾個月到幾年的時間,經過八至十五次左右的蛻皮來讓身體長大。

在水中生活的水蠆,有著和成蟲不同的身體結構與機制,活動方式也不一樣:以呼吸為例,成蟲是以位於胸部或腹部、稱為「氣門」的管狀器官呼吸;水蠆則分成從腹部的前端讓水出入、以直腸呼吸,或是以位於腹部前端的三個像鰓般的器官呼吸的種類。

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在水中的移動,除了步行之外,還有把水貯存在直腸中,一口氣把水噴出的方式移動,或是扭動位於腹部前端的鰭或是身體來移動等。不同於成蟲以飛行來追捕獵物,水蠆是靜靜的坐等獵物自己上門——等獵物靠得夠近,再立刻伸出能夠伸展到跟自己的身體差不多長度的大顎加以捕捉。

變身時刻:羽化

一隻剛從幼蟲殼中蛻出的藍晏蜓(Aeshna cyanea),圖/by Böhringer Friedrich@wikipedia commons。

當身體已經長到夠大的時候,位於胸上的翅芽(會成為成蟲翅膀的部分)就會逐漸鼓脹,這就是羽化的信號。雖然羽化的場所會因蜻蜓的種類而異,不過季節大多數是集中在初夏。細蟌、綠胸晏蜓和白刃蜻蜓這類蜻蜓的羽化中意場所,是突出於水面上的植物的莖、葉,或木樁、枯枝、倒木等;而像春蜓類的蜻蜓,除在石頭或水泥護岸之外,也有那種只把身體從水面伸出一半左右就羽化的種類。除了在水邊,也有像無霸勾蜓那般在離開水邊幾公尺處的建築物壁面或是樹幹羽化的種類。

雖然羽化的經過就像這本繪本所描繪的一樣,不過我還是想要再做一點補充:即將羽化的水蠆,雖然會把頭和胸部從水中探出來靜靜的待著,這不僅是在判斷羽化場所跟氣溫等條件是否良好,也是配合羽化,將呼吸方式從水中改變成在空中呼吸的重要時期。

隨著羽化過程的進展,翅膀逐漸完全伸展,這時腹部前端就會流出數滴液體——這是用來把縮在一起的翅膀展開所用的體液,在翅膀完全伸展後就不再需要。當液體掉落後,蜻蜓的腹部也會變得纖細,成為神氣的蜻蜓。

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哪裡可以看到綠胸晏蜓呢?

綠胸晏蜓,圖/by 云中鸟@flickr。

這本繪本的主角綠胸晏蜓,是從日本北海道到沖繩縣之間,在各地的池塘和水田等都能夠看見(台灣的話,則可見於台北陽明山國家公園、花蓮太魯閣國家公園一帶的池塘及水邊。編按:台灣其實也蠻常見的喔,另外出現時間與日本不同,大約在9月到隔年3月左右)。牠們在 4~11 月左右出現,夏天以後,雄蜓會在水岸飛來飛去巡邏。雖然看起來像是在守護自己的領域,但當巡邏路線有人經過的時候,牠們的飛行路線就會變得相當迂迴。

由於綠胸晏蜓的眼力很好,所以應該也會把拿著捕蟲網的人看得很清楚吧。產卵是在雌、雄蜻蜓相連在一起時進行,把卵產在水中植物的莖或是漂浮物上——只要是柔軟的材質,即使是像保麗龍等人工製品,雌蜓也能毫不猶豫的產卵。孵化出來的水蠆會抓住水中植物的莖,有時候也會緩慢的在水底行走,牠們在感覺到危險的時候,會從腹部前端噴射出水來逃逸。

水對蜻蜓的影響很大,只要水質惡化或是水源地消失時,蜻蜓很快就會消失無蹤。不過由於成蟲的移動力很高,所以只要再重新建造水池環境,牠們就會立刻飛回來定居。覺得「生活周遭好像沒有蜻蜓呢!」的你,可以注意看看學校的池塘、公園的水灘,或放置在庭院中有雨水堆積的容器附近,難道都沒有蜻蜓造訪嗎?沒有從水面偷偷探出來窺伺的水蠆嗎?在某處,一定有著在等待你的蜻蜓喔。

本文為繪本《飛啊!蜻蜓》的導讀,出版社為青林出版。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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【成語科學】噤若寒蟬:為什麼蟬在冬天不會叫?
張之傑_96
・2023/10/18 ・1085字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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章老師寫這篇「噤若寒蟬」時,適逢 6 月初,住在美國東部的同學傳來十七年蟬的影片。一般的蟬,幼蟲在土裡生活 1-5 年;十七年蟬的幼蟲(若蟲)卻在地下生活 17 年!今年的大發生過後,下次是 2038 年。

十七年蟬大發生時,數以億計的蟬傾巢而出,鳴聲震天,排泄物落如雨下,這時人們出門都要打傘,在戶外舉行的婚禮、球賽和其他活動均被迫延期或改在室內。

十七年蟬大發生時,數以億計的蟬傾巢而出,鳴聲震天。圖/giphy

不過喧鬧不出 3 個星期,十七年蟬交配、產卵後就會死去,新的一輪生命週期又開始了。

蟬屬於半翅目、蟬科。一般的蟬,不會像十七年蟬般集體行動。到了夏季,幼蟲陸續的從土裡鑽出來,然後爬到樹上,抓著樹幹,脫掉蟬殼(蟬蛻),羽化為成蟲。蟬的成蟲壽命很短,通常不到一個月。雄蟬羽化出來後,一俟翅膀硬了,就開始大聲鳴叫,用來吸引雌蟬。雌蟬沒有發聲器官,不會鳴叫。

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日本暮蟬。圖/wikipedia

雄蟬的腹部有一對鳴器,裡面有發音肌、鼓膜和共鳴室。雄蟬求偶鳴叫時,發音肌會不停的收縮,使鼓膜上下振動,有如打鼓般發出聲響;共鳴室則有如擴音器,使鳴聲擴大。

蟬的發聲,和直翅目的蟋蟀、螽斯、蝗蟲不同,牠們以磨擦翅膀發聲。蟋蟀、螽斯的翅基部,有一條橫脈,上頭有齒,稱為「音銼」,左右翅磨擦,就會發聲。蝗蟲則是利用牠的腿節內側和前翅縱脈,互相摩擦而發聲。

當雌蟬被雄蟬的鳴聲吸引過來,交配過後,雌蟬將卵產在小樹枝上,夏季時大約經過一個月就可以孵化成幼蟲。接下去,幼蟲落到地面,鑽入土中,吸取植物根部的養分,經過若干年(視種類而異),才能長大成熟,然後鑽出地面,羽化為成蟲。

蟬經過若干年才能長大成熟,羽化為成蟲。圖/giphy

蟬是夏季活動的動物,從初夏到初秋,蟬的幼蟲陸續鑽出地面,羽化為成蟲,使得整個夏季都可聽到蟬聲。秋季才羽化的蟬,通常鳴聲較弱,如果天氣突然轉冷,就會凍得不再鳴叫,這個自然現象衍生為成語「噤若寒蟬」,比喻因某種原因而不再出聲。讓我們造兩個句吧。

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極權國家沒有言論自由,人們噤若寒蟬,不敢隨便發表意見。

爸爸嚴肅的眼神一掃過來,我們就噤若寒蟬,再也不敢吵鬧。

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【成語科學】蜻蜓點水:所有蜻蜓都會點水產卵嗎?蜻蜓和豆娘怎麼分?
張之傑_96
・2023/08/04 ・1367字 ・閱讀時間約 2 分鐘

蜻蜓的幼蟲稱為水蠆,是環境指標生物之一。如果水中可以找到水蠆和蜉蝣幼蟲,表示水質沒有受到污染。如果只找到水蠆,沒找到蜉蝣幼蟲,表示水質輕度污染。如果找不到水蠆,那就表示中度或重度污染。

藍晏蜓 Aeshna cyanea (歐洲一種晏蜓科蜻蜓)的水蠆。圖/wikimedia

如今平地的河川或湖泊大多遭到中度或重度污染,難怪蜻蜓已難得一見。章老師小時候可不是這樣,那時溪流大多水質清澈,連最不耐受污染的蜉蝣幼蟲也到處都是,孩子們稱蜉蝣幼蟲為「水蟲」,還抓來當魚餌呢。

姬蜉蝣幼蟲。圖/嘎嘎昆蟲網

那時候,到了夏季,白天蜻蜓和豆娘在居家附近出沒。到了夜晚,拖著兩根長尾鬚的蜉蝣,因趨光性飛到紗窗上,有時飛進屋裡。這些昆蟲隨處可見,一點兒也不稀奇。

蜉蝣的幼蟲在水中約生活一年,羽化為成蟲,只能再活幾小時到幾天。成語「朝生暮死」,指的就是蜉蝣。其實,如果連同連牠們的幼蟲期,在昆蟲中壽命並不算短。

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話題拉回蜻蜓。到了夏季,蜻蜓在水面上飛行時,常用尾部輕觸水面,古人不明白其用意,於是產生了「蜻蜓點水」這個成語,用來比喻做事膚淺或不深入。讓我們試著造兩個句吧。

讀書要多溫習多思考,不能只是蜻蜓點水。

學習要踏踏實實,不能蜻蜓點水敷衍了事。

蜻蜓點水產卵,使得水面激起漣漪。圖/嘎嘎昆蟲網

其實對蜻蜓來說,點水是為了產卵。蜻蜓的幼蟲水蠆,在水裡生活 1-2 年,長大後爬出水面,羽化成蜻蜓。蜻蜓和豆娘的產卵方式大致分為兩類,一類產在水生植物上,一類邊飛邊把卵產在水裡。古人所觀察到的蜻蜓點水,指的就是後者。

棋紋鼓蟌將卵產在腐敗的枯葉或枯枝上。圖/嘎嘎昆蟲網

昆蟲綱的蜻蛉目,包含蜻蜓和豆娘兩類,兩者的形態和習性相近。那麼蜻蜓和豆娘怎麼區分?蜻蜓的身體較為粗壯,兩個複眼距離較近,停棲時翅膀平展。豆娘的身體較為纖細,頭部似啞鈴狀,兩側為明顯的複眼,停棲時上下翅疊合在一起。兩者的幼蟲都稱作水蠆,以捕捉孑孓、小魚、蝌蚪或其他水生昆蟲為食。
蜻蜓和豆娘的幼蟲屬於肉食性,成蟲也是。蜻蜓體型粗壯,除了捕食小型的昆蟲,也捕食蒼蠅、蜜蜂、蝴蝶、蛾、蟬等較大型的昆蟲,部分甚至捕食魚類。豆娘體型較小,飛行速度較慢,以捕食體型小的蚊、蠅和蚜蟲、介殼蟲、木蝨、飛蝨等為主。

由圖可見豆娘的啞鈴狀頭部(上)與蜻蜓距離較近的複眼(下)。圖/台北市立動物園
張之傑_96
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蜻蜓的100種生活方式 ——《飛啊!蜻蜓》
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・2017/11/25 ・1984字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 435 ・四年級

文/槐真史|厚木市鄉土資料館研究員
譯/張東君

空中生活:蜻蜓

空中的蜻蜓,圖/by Chanzj@pixabay。

具有大大的眼睛、透明膠帶般的翅膀和細長腹部的蜻蜓,是很擅長在空中飛行的昆蟲。只有活生生的蜻蜓才具有的眼睛及身體的鮮豔色彩,和優雅的飛行翱翔姿態,讓每個看到的人都覺得感動——那箇中滋味只有看過蜻蜓的人才能體會。

雖然蜻蜓是在空中飛行的昆蟲,但在幼蟲時期,幾乎所有蜻蜓的幼蟲(水蠆)都是生活在水中,這就是為什麼常常可以在水邊看到蜻蜓。我們經常可以看到雄蜻蜓在同一場所來回不停飛來飛去,然後停在固定的樹枝前端等待的樣子,這是因為雄蜻蜓擁有自己的領域,牠們會在那裏等待雌蜻蜓。此外,也可以看到雄蜻蜓驅趕進入自己領域的其他雄蟲或是他種蜻蜓的行為;在領域中相會的雌、雄蜻蜓則會交配、產卵。

水中生活:水蠆

蜻蜓的幼蟲——水蠆,圖/by André Karwath aka Aka@wikipedia commons。

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依物種的不同,水蠆的棲息場所也是五花八門:有些是抓著水中的植物莖或是漂浮物等,也有些會潛到泥中。水蠆是以小昆蟲等為食的肉食性動物,會花上幾個月到幾年的時間,經過八至十五次左右的蛻皮來讓身體長大。

在水中生活的水蠆,有著和成蟲不同的身體結構與機制,活動方式也不一樣:以呼吸為例,成蟲是以位於胸部或腹部、稱為「氣門」的管狀器官呼吸;水蠆則分成從腹部的前端讓水出入、以直腸呼吸,或是以位於腹部前端的三個像鰓般的器官呼吸的種類。

在水中的移動,除了步行之外,還有把水貯存在直腸中,一口氣把水噴出的方式移動,或是扭動位於腹部前端的鰭或是身體來移動等。不同於成蟲以飛行來追捕獵物,水蠆是靜靜的坐等獵物自己上門——等獵物靠得夠近,再立刻伸出能夠伸展到跟自己的身體差不多長度的大顎加以捕捉。

變身時刻:羽化

一隻剛從幼蟲殼中蛻出的藍晏蜓(Aeshna cyanea),圖/by Böhringer Friedrich@wikipedia commons。

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當身體已經長到夠大的時候,位於胸上的翅芽(會成為成蟲翅膀的部分)就會逐漸鼓脹,這就是羽化的信號。雖然羽化的場所會因蜻蜓的種類而異,不過季節大多數是集中在初夏。細蟌、綠胸晏蜓和白刃蜻蜓這類蜻蜓的羽化中意場所,是突出於水面上的植物的莖、葉,或木樁、枯枝、倒木等;而像春蜓類的蜻蜓,除在石頭或水泥護岸之外,也有那種只把身體從水面伸出一半左右就羽化的種類。除了在水邊,也有像無霸勾蜓那般在離開水邊幾公尺處的建築物壁面或是樹幹羽化的種類。

雖然羽化的經過就像這本繪本所描繪的一樣,不過我還是想要再做一點補充:即將羽化的水蠆,雖然會把頭和胸部從水中探出來靜靜的待著,這不僅是在判斷羽化場所跟氣溫等條件是否良好,也是配合羽化,將呼吸方式從水中改變成在空中呼吸的重要時期。

隨著羽化過程的進展,翅膀逐漸完全伸展,這時腹部前端就會流出數滴液體——這是用來把縮在一起的翅膀展開所用的體液,在翅膀完全伸展後就不再需要。當液體掉落後,蜻蜓的腹部也會變得纖細,成為神氣的蜻蜓。

哪裡可以看到綠胸晏蜓呢?

綠胸晏蜓,圖/by 云中鸟@flickr。

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這本繪本的主角綠胸晏蜓,是從日本北海道到沖繩縣之間,在各地的池塘和水田等都能夠看見(台灣的話,則可見於台北陽明山國家公園、花蓮太魯閣國家公園一帶的池塘及水邊。編按:台灣其實也蠻常見的喔,另外出現時間與日本不同,大約在9月到隔年3月左右)。牠們在 4~11 月左右出現,夏天以後,雄蜓會在水岸飛來飛去巡邏。雖然看起來像是在守護自己的領域,但當巡邏路線有人經過的時候,牠們的飛行路線就會變得相當迂迴。

由於綠胸晏蜓的眼力很好,所以應該也會把拿著捕蟲網的人看得很清楚吧。產卵是在雌、雄蜻蜓相連在一起時進行,把卵產在水中植物的莖或是漂浮物上——只要是柔軟的材質,即使是像保麗龍等人工製品,雌蜓也能毫不猶豫的產卵。孵化出來的水蠆會抓住水中植物的莖,有時候也會緩慢的在水底行走,牠們在感覺到危險的時候,會從腹部前端噴射出水來逃逸。

水對蜻蜓的影響很大,只要水質惡化或是水源地消失時,蜻蜓很快就會消失無蹤。不過由於成蟲的移動力很高,所以只要再重新建造水池環境,牠們就會立刻飛回來定居。覺得「生活周遭好像沒有蜻蜓呢!」的你,可以注意看看學校的池塘、公園的水灘,或放置在庭院中有雨水堆積的容器附近,難道都沒有蜻蜓造訪嗎?沒有從水面偷偷探出來窺伺的水蠆嗎?在某處,一定有著在等待你的蜻蜓喔。

本文為繪本《飛啊!蜻蜓》的導讀,出版社為青林出版。

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