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如何制作昆虫标本?

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日报标题:英姿宛在、美貌犹存:一份详细的昆虫标本制作指南

潘文君Insecta,正在努力成长的小小科研工作者

(知乎日报注:本文仅供科普交流,个人请谨慎尝试制作标本。)

中国农业大学植物保护专业本科,曾在昆虫分类与系统发育研究室学习,现昆虫生态与害虫防治方向硕士在读。试阐述关于昆虫标本制作的一般原则和方法,若有错误还请指正,感谢各位 : )

广义地说,人为地将昆虫实体保存下来所制之样品都可以叫做昆虫标本,而落实到具体之情形则生出各样形制。在讨论“如何”之前自然须先明确目的,即“为何”。

1 我们为什么需要以及需要何种昆虫标本?

昆虫活动的时候我们无法仔细观察它的外部形态特征,更不用说内部形态结构,所以制作昆虫标本可以用来观察。对昆虫进行分类鉴定时需要进行长期保存,昆虫针插干制标本在妥当处置下可以长时间保持鉴别特征以供观察,酒精浸泡法可保存分子实验材料,所以制作昆虫标本还可以用以保存实物。

采集昆虫时需要让它服服帖帖地在三角包 / 棉花包里呆着,也就是需要致死,我们通常使用充满乙酸乙酯气体的毒瓶,对于体型很小的昆虫可以直接丢进酒精里脱水致死(多用于体色为物理色的鞘翅目昆虫,鳞翅目禁止用这种方法)。但不论哪种方法,昆虫死后的姿势难免“狰狞”,尤其是足蜷缩起来,无法直接用于观察,因此制作标本时需要调整其姿态,即标本整姿。

那么再往下细分,用于科学研究或是观赏展示因其目的不同,会对标本有不同的需要,制作时也要有所侧重。

1.1 科学研究

昆虫标本是进行昆虫分类研究的基础材料,传统的昆虫分类完全倚赖于观察其形态结构,所以用于进行科研的标本最关键的一点就是保留形态学特征的完整性。当然整姿调整时符合昆虫自然状态下的姿态也是有必要的,毕竟活体的姿态也是有关该种生物的生物学特征之一。

1.2 观赏展示

昆虫是十分美丽而多变的生物,鳞翅目(多数蝶类和少数蛾类)五彩缤纷的鳞翅、鞘翅目金属光泽的鞘翅、螳螂威武霸气的姿态、角蝉千奇百怪的前胸背板等等,都是值得观赏玩味的姿态和结构,用于观赏展示的标本则不必如上面的标本那样要求严谨,而是要极大地表现出该种昆虫的特点。比如,在北京植物园的昆虫馆中展出的国外蝴蝶类群标本,有许多都去掉了腹部,目的是把蝴蝶的翅(包括轭区)完全打开,虽然破环了完整性,却能满足观赏的需要。

后者非我熟知,所以以下内容均围绕用于科学研究的昆虫标本展开。

2 不同类型的昆虫有不同的处理方式。

普通昆虫学是植保本科生的必修课,对于从事昆虫分类研究的人来说制作标本更是最基本的技能。我校的植保普虫实验课内容包括野外采集昆虫、制作昆虫标本、鉴定标本、编写检索表,其中制作标本的的环节主要是指成虫针插标本。因为昆虫分类进行形态鉴定主要利用成虫(在日本有许多类群是可以用幼虫进行鉴定的,我国对幼虫的研究比较落后,幼虫的特征只作为辅助),针插标本便于观察和长期保存。

实际上,除了用昆虫针固定保存在标本盒中的成虫针插标本,还有幼虫浸泡标本,由卵、各龄期幼虫 / 若虫 / 稚虫、蛹、成虫等组成的一套生活史标本,用于在显微镜下观察各器官的玻片标本等多种形式。成虫针插标本中还需根据体型大小区别对待,体长在 3mm 以下的微型昆虫针插标本通常粘在三角形纸片上观察大致的形态,更细微的观察以及解剖都是用的酒精浸泡标本放到体式解剖镜下进行,用于分子生物学实验的昆虫不论大小都要用酒精保存,这些昆虫标本是不需整姿的,制作也比较简单,需要整姿的主要是体长在 3mm 及以上的昆虫成虫针插标本。

在下才疏学浅,仅制作过针插标本和玻片标本,对其他类型的标本制作不太了解,而制作装片需要特殊的器械和试剂,比如解剖镜、生理缓冲液、固定剂等,非研究室条件很难开展,所以以下内容均围绕针插标本展开。

3 如何制作昆虫针插标本。

主要涉及上述需要整姿的昆虫标本。制作标本是一整套的流程,要做好整姿,前期准备工作也很重要,包括对原则的掌握和制作材料的获取及保存。

3.1 昆虫种类及其鉴别特征决定了哪些部位是重点。

需要将标本鉴定到属种的时候,从采集到整姿我们都要保证鉴别特征的完好,否则无法确保鉴定结果的准确性和可靠性。

不同类群的昆虫中用于分类鉴定的特征是有所区别的,例如鳞翅目、脉翅目、膜翅目昆虫的翅脉是主要的鉴别特征,制作标本时就要避免损毁且要将翅展开以保证能观察到完整的翅脉;鞘翅目昆虫的前翅完全骨化没有翅脉,而足和触角上有关键的鉴别特征,尤其是跗节这种容易损毁的细小结构必须悉心保护。

在野外采集昆虫的过程是最容易损坏昆虫的这些结构的,对初学者尤其如此,其中又以鳞翅目娇弱的翅、螽斯细长的触角等为甚,解决办法无他——练习,熟能生巧。比如鳞翅目的昆虫,一旦落网多要挣扎逃脱,所以需要立即按住,取出网时捏住翅脉前缘。曾经听老师说过,技术好的人甚至能徒手恰到好处地捏断蝴蝶翅基部的骨头。不过技术没这么好的话,还是直接放进三角包再装毒瓶吧,这样可以避免它在毒瓶里扑腾的时候损坏翅或者损失太多鳞粉。

3.2 制作昆虫针插标本的一般流程及工具的使用。

以下流程总结自实验课所学以及实际操作中的经验,工具简单易得,技法全在练习,可操作性是很强的,适合初学者参考。

1)标本回软

这个步骤针对那些不新鲜的虫尸。毕竟从采集到标本制作的时间间隔太长时,昆虫体内的肌肉僵硬,轻轻一碰可能触角或跗节就断了,足和翅也不能在保持完好的情况下摆成我们需要的姿势,因此需要先进行回软。

主要用水蒸气浸润虫体使其回软。在实验室里用的是玻璃干燥皿,在皿底加水,三角包或棉花包里的标本放在隔板上,放个三五天,轻碰触角判断是否能自由摆弄。时间短了回软不够会导致破碎,时间长了容易变成真菌细菌的培养基,都会废掉这头标本。当年为了交一份合格的实验课作业,没有实验室回软的条件,我们用尽了各种方法,包括用电饭锅 / 饭盒和扎孔的塑料泡沫组合,塑料泡沫下面加水,上面放三角包。后来有学长发现把虫尸重新丢回毒瓶里,回软的效果和速度远胜水蒸气,虽然原因不明;不过此法有个弊端,乙酸乙酯属于有机溶剂,处理时间过长会导致一些昆虫体色失真。

另外,用医用酒精浸泡临时保存的标本如果需要取出制成针插干标本,也需要回软。

回软是件如此麻烦的事,所以如果有条件做新鲜的标本,还是趁它还柔软的时候整姿吧,效果又好又不费劲。要判断昆虫是否已经搁置太久或者回软充分,可以用大头针轻轻拨动触角或者足,感觉比较脆或者僵硬就最好不要急着整姿,需要再回软一些。

2)昆虫针固定胸部

这是制作昆虫标本的第一针,也是最重要的一针。

需要用到的工具是:昆虫针和展翅板。昆虫针根据昆虫的体型选取,有 00#、0#、1#~5#共七种,直径依次增大,前两种不常用,最常用的是 2#和 3#针。

展翅板可以是各种材质的,只要针扎得稳,刀凿得动,最便利易得的是塑料泡沫板。不需展翅的昆虫直接扎在平板上即可,需要展翅的昆虫则要给它量身定做一个凹槽,使翅恰好可以水平展开在凹槽两侧的板上,若需调整足则应预留出足要摆放的宽度。

①从中胸扎入

昆虫的躯体多为左右对称,长在两边的东西总归有一对,可是中轴线上的就只有一个。在中轴线上的小盾片、口器槽等结构是一些类群的鉴别特征,务必注意避免将昆虫针扎在中轴线上,以保持鉴别特征完好。按照约定俗成的规则,除了膜翅目、鳞翅目、蜻蜓目昆虫以外,昆虫针应扎在中轴线偏右的位置,至于偏离多远,参见下一条。

引用文献中的说法:“昆虫针在虫体上的针插 位置是一定的,例如鳞翅目、膜翅目等都从中胸背面正中央插入;同翅目从中胸的中间偏右的地方插针;直翅目插在前胸背板的右面靠后处;鞘翅目插在右鞘翅基部约 1/4 处;半翅目插在中胸小盾片的中央偏右处。”(常征《昆虫标本制作方法新探》,2002)

②避开基节窝

如果针从基节窝穿出,必然导致昆虫整条足受损,对于鞘翅目昆虫来说基节窝是重要鉴别特征,所以在从背面扎入时就应观察好从腹面穿出的点是否位于基节窝。通常我们会选择让针从两足的基节窝之间或该点略偏右处穿出,可以使昆虫针的位置既不必离中轴线太远,又保持足的完好。

③竖直扎下

在针头在昆虫体内时,调整针尖的朝向,确保从正视、侧视、俯视角度观察针都是竖直扎下的。

④尽可能一次成功

这一点属于高段位技能,初学制作标本时不熟练,难免重复扎穿,导致穿孔的点不能卡紧昆虫针,不得不用乳胶来弥补,有时还会刮下体表的毛或者留下孔洞,虽然不影响鉴定,但导致成品很难看,心中不免遗憾。

3)大头针辅助固定身体

即将进入暴雨梨花针模式。这一步主要是防止虫体绕昆虫针水平旋转妨碍接下来的工作。

需要用到的工具是:大头针和镊子。

大头针不够长的时候我们也会用多余的昆虫针代替,因为只是临时固定用,怎么方便怎么来。

用大头针固定腹部左右,注意保持腹部中正。对蜻蜓目、直翅目、鳞翅目等腹部形状偏长的昆虫,越靠端部越下坠,用大头针做出一个架子将端部架起来。对腹部偏球形和鞘翅目的昆虫,两根针左右夹紧腹部即可。膜翅目细腰亚目的昆虫会稍显麻烦,因为死时蜷缩得厉害,需要用针将腹部往后别住。

4)展翅

激动人心的时刻到了!哦鞘翅目和半翅目异翅亚目除外,它们的高潮在下一条。

需要用到的工具是:透明塑料膜、镊子和大头针。

透明塑料膜是用来压翅面用的,膜的角和边用大头针固定。也见过用其他材料来压翅面的,比如硫酸纸,不过我个人认为塑料膜更优,在其透明、防水、表面光滑;硫酸纸只是不透明,相比塑料则更环保,亦有可取之处。

①前翅前缘与中轴线垂直或稍呈锐角摆放

一般来说摆放垂直即可,但对鳞翅目尤其是翅面积较大的蝶类,前翅前缘呈锐角才显得自然,且前后翅都能显露出来。

②前后翅翅脉不重叠

后翅前缘通常和前翅后缘相接摆放。蜻蜓目前后翅几乎平行,双翅目的后翅退化成平衡棒,都是展翅比较简单的类群。在这一点上同样是鳞翅目略麻烦,半翅目同翅亚目某些昆虫的后翅过于柔软和宽大,也会比较难展开,比如北方随处可见的斑衣蜡蝉(俗称“花大姐”)后翅老往前跑,往后拉的时候一心急就很容易撕裂。但是,有了下一条,这些麻烦都可以迎刃而解。

③利用翅的连锁现象

大多数昆虫都是要展两对翅的,把握好前翅和后翅的连锁会让展翅变得容易些。同翅亚目、鳞翅目和膜翅目的连锁是很容易找到的,用镊子轻轻向前拉前翅前缘,只要前翅和后翅贴得足够近,常常能带动后翅,这时找到前翅前缘需要固定的位置,后翅能自动摆放到自然展开的位置,这样整姿得到的翅会非常自然美观,当然别忘了确保后翅前缘没有太靠前以至于前后翅重叠过多,妨碍观察后翅翅脉。利用连锁最容易展翅的大概就是常见的蝉,前翅带上后翅一气呵成。

④从前向后展翅和压翅

我通常的做法是前后翅分开展,先展前翅,压好固定,再用同样的方法展后翅。因为翅的前缘是昆虫翅上最坚固的地方,镊子轻夹前缘脉调整位置,覆膜用手轻按住,铺平,取大头针固定住膜的四角和边。一些昆虫的前后翅连锁则可以用一张膜压前后翅。大头针固定点不必多,压住关键的数点,我通常用五点固定——顶角、肩角、臀角、前缘中点、外缘中点,臀区较大的还会加一针在轭褶附近。

⑤俯视确保左右对称,正视确保左右水平

主要调整左右对称,关于左右水平,还是由展翅板决定的。关于这个“水平”,针对的是一般的塑料泡沫板,有的展翅板是斜面,用来做蝴蝶标本会非常漂亮,栩栩如生,一般是买来的,我没用过,就不做讨论了。

5)足和触角的摆放

激动人心的时刻又到了!现在是鞘翅目和异翅亚目的主场,因为它们的翅没什么可展的,所以重点在于足和触角。

需要用到的工具是:镊子和大头针。

大头针的用法在这里可谓千变万化,一根针可以压和别,两根针可以架和夹,两根还固定不住就上三根、四根。

①足的位置

其实固定足的过程没有太大难度,决定标本整姿是否漂亮,关键在于足的相对位置。

最基本的要求是左右对称,进而讲求还原自然姿态。这就需要制作标本的人对该种昆虫活体的姿态有足够了解,没有充分的观察和体会,就会使标本显得僵硬呆板。我们通常采用的是日本的整姿法,即前足向前、中后足向后摆放,既显得自然,又节省空间。至于足的弯曲程度和伸出长度等细节,则依活体的栖息姿态而定。

说来寥寥数语,要真做到这一点,没有经年累月的观察、练习和体悟却是极难啊。

②从前向后依次固定前中后足

③从基向端依次固定一条足

④注意保护跗节完整

⑤最后调整触角

触角是很脆弱易碎的部位,放到最后调整。触角同足的要求是一样的,不过也有美观为实际用途让步之例外。例如一些种类的天牛触角较身体长出许多,如果按照活体的姿态,标本占用空间太大,不利于大量标本的收藏整理,所以通常要将触角向后弯曲。

一般而言,触角形状不算奇特的,线状 / 棒状 / 锤状 / 膝状 / 栉齿状等等用三两根大头针别开或者架起来就好,而触角短小的如双翅目、蜻蜓目、同翅亚目则一般不需调整,要多费心思的是腮状触角,将贴在一起的片状鞭节小心分开,这是个细致活。我没有抓到过鳃金龟,所以从未有幸整姿这类触角,就不多说了。

6)风干和撤针整姿完毕后风干三五日即可,难在撤针。风干后的标本极易碎裂,撤针时应谨慎,按照触角、足 / 翅、腹的顺序依次撤掉大头针,最后取下标本。此时用塑料泡沫板整姿的弊端就可能体现——跗节上的爪若勾住了泡沫,当你不经意间向上提起标本时跗节很可能被拉断。所以在取下标本前务必检查各个部位不再与展翅板相连。

7)加标签及保存

一个信息完整的昆虫标本除了要有虫体本身,还需有采集信息和鉴定信息,记录在一定大小的纸质标签上,称为采集标签和定名标签,分别排列在昆虫标本的下方。一个未经检定的标本可以没有定名标签,但采集标签一定要有,因为采集地也会成为鉴定依据。关于采集的信息,除了标签上的地点和时间,最好还能保留下采集地生态环境的信息记录在笔记本上。

①采集信息:

地点、时间、采集人,有时还包括所属单位,但必需的是前面三个信息。其中时间的写法有一定原则,年份和日为阿拉伯数字,月份为大写罗马数字,中间以英文字符短横线“-”分隔,例如 2015 年 4 月 22 日记为 2015-Ⅳ-22。

②鉴定信息:

学名、鉴定人,有时还包括所属单位,但必须的是前面两个信息。

③三者的位置关系:

由上至下是标本、采集标签、定名标签。关于三者的距离,有些资料上会很精确,要求多少厘米之类,需要用三级台确定位置。

保存或者说保养标本,是一个很重要却容易被忽略的环节。

个人收藏标本,最简单的处理方法是在标本盒里放一颗樟脑丸并密封保存,至少也要尽量少打开盒子,避免微生物和皮蠹进入定殖;保养得更仔细一些,可以参考@Shen Mori 在他答案下的评论:

- 以前的蝴蝶标本,没处理好,肚子最后都被微生物破坏了。小甲虫如果不处理内脏,标本能坚持多久不坏?
- 。。。我的表本到现在没有坏的。。。我一直在标本盒里放防蛀的药丸。每月定期烘干
- 烘干怎么做?
- 你家有没有类似于冬天的取暖器。 用那个。

对于博物馆中的昆虫标本保养的要求则需要更高。有一类取食昆虫尸体为生的昆虫叫做皮蠹,皮蠹是标本的“天敌”,保存标本最关键在于防蠹。偏偏皮蠹又非常小,不易发现却容易携带,抗逆性很强。曾经听我校管理昆虫博物馆的教授说,所有进入博物馆标本库保存的标本都要在 -20℃下冷藏 14 天再入库,为的就是除去皮蠹。但毕竟人要进入标本库存取标本,有时还是无法避免带入活虫,导致不少标本被蛀蚀,其中可能不乏珍贵的昆虫标本。仔细想想,不远千里甚至万里去原始森林里费尽艰辛采集到的珍稀昆虫,经过悉心制作得到的标本,也许是一头新种的模式标本,也许是一头已灭绝昆虫的遗留标本,不论如何,一旦被皮蠹蛀蚀就使得这所有的珍贵都化为泡影,实为一大憾事。

4 配图

图 1 针插标本

图 2 酒精浸泡标本

图 3 生活史标本

图 3-1 教学用棉铃虫生活史标本

图 3-2 教学用红铃虫生活史标本

图 3-3 教学用干标本示昆虫的形态特征

很抱歉这些标本都非常的老旧,实际上用于教学也非常勉强了,基本上很难从标本中获取多少有用的信息。学院也在着手更新这批生活史教学标本,本人是策划和执行者之一,目前尚未解决的技术性难题是制作那些装卵和幼虫的玻璃管(目测是用灌满酒精的细玻璃试管在酒精灯上加热然后拉管封口而成,具体操作技巧不详),从持久性的角度来说这种传统的保存方法是最好的,但是我们还未找到可以熟练制作的人,如果有人可以帮助我们解决这项困难,请 联 系 我! : )

图 3-3 中的标本实际上不能叫做生活史标本,我把它放在这里只是因为它的制作方法和前两个相似(° ∀ °) 它看起来还挺有趣的是吧~

图 4 小型或微型昆虫针插标本

图 5 玻片标本外观及镜下

图 5-1 教学用腮状触角玻片标本

图 5-2 教学用蜜蜂口器玻片标本(显微镜下视角)

图 6 不同类型昆虫的插针部位(待补充)

图 7 简单的标本保存

我个人很喜欢制作标本,但是没有收集昆虫标本的爱好,这两头标本来自云南,是一位故人所赠,从 2013 年夏至今保存完好,只用了一颗樟脑丸钉在盒子里而已。数年之后是否如新我不知道,境随时迁,人亦如是吧。

图 8 制作流程图

因为一旦开始做标本就根本停不下来,忘记了做一步拍一步…所以不周到之处敬请意会(⁄ ⁄•⁄ω⁄•⁄ ⁄)

特别感谢昆虫分类实验室的师兄驴哥提供材料并友情出镜(๑• ω •๑)

1)首先,把回软好的昆虫从干燥皿里取出来

2)然后取合适的展翅板开始整姿

以足的整姿为主的鞘翅目昆虫,师兄扎的第一针一次成功。

这里实际上用的是 3#针,2#比较细弱,不适合这个大小的甲虫。实验室用的展翅板也是塑料泡沫,不过在表面钉了一层 A4 纸,完美解决了之前提到的塑料泡沫勾住跗节的问题。

师兄扎完之后我对足进行了一下调整,主要是左右对称和中足后足摆放协调。

整姿完毕是这样的,不过这个照片不是俯视端正拍出来的,可能看起来不大对称:(手生了,做得不好,请 @Shen Mori 多多指教呀(*/ω\*))

之后这只是我做的,我最喜欢蝉了(〃ω〃)

因为这个实验室主要是研究半翅目异翅亚目昆虫的,也就是蝽类,所以用不到有凹槽的展翅板,这个展翅板是我临时用三块板钉在一起做的,高度不太合适,将就一下啦~ 按理该用厚一点的板子挖槽。以及硫酸纸也是问师兄要来的……谁叫实验室里只有两张硫酸纸还是用来跑胶称琼脂的,万年不换_(:3」∠)_

抱歉缺少展翅过程的照片,因为展翅的时候师兄在给另一只整姿……以及我第一针扎得不好,留下了一个洞…wait,我是不是扎到中轴线了 OAO(真的很抱歉蝉君 T_T)总之整姿完毕是这个样子的:

虽然因为保存不当,这只蝉右前翅皱缩好可惜,但是!后翅那一抹蓝简直美爆了对不对对不对对不对!!o(≧▽≦)o

3)再然后风干三天后撤针

撤针注意别磕碰坏了就好,很容易的~盒子与标签都准备好,就可以开动啦~ いただきます o(≧▽≦)o

4)最后加标签保存

这只蝉的中足整姿时可能没固定好,位置太低会撞上三级台,没能好好地用三级台确定标签位置,抱歉(>_<) 手边也没有检索表,所以只能加上采集标签,鉴定的话......有大神能看出来它是什么属吗?(´・_・`)

腹部旁边加两针它就不会左右晃了,盖棺,完工!(*/ω\*)

5 注:

5.1 这篇答案中未包含采集昆虫的过程。

5.2 由于当年实验课上的许多照片都没有保留下来,这个答案里还缺少许多可以简要说明问题的配图。有机会我会到分类实验室去拍照,配以手绘示意图,尽可能完善这个答案。

以上就是我到目前总结的所有内容,希望今后学到新的知识还可以继续修正和补充。

~谢谢观赏~


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