知了清韵之“羽翼自洁便翾好”

　　昆虫是地球上最古老的飞行家，翅膀的存在使昆虫在觅食、求偶、避敌等方面获得了巨大的优势。跟绝大部分昆虫一样，蝉也拥有两对翅膀。蝉的翅膀不仅很美，而且功能强大。自然选择使蝉的翅膀具备了适应环境的最优结构。蝉的两对翅膀形状和结构基本相同，都是膜质的，薄而轻，有利于飞翔。蝉翼的长宽比近于一个常数，主要由翅脉和翅膜构成。从剖面看蝉翼呈网络框架结构，从整体看蝉翼又属于悬臂梁结构，这样的构造简单明了、节省材料、自重很轻。蝉飞行时通过变换翅膀的位置、迎角、受力面积和改变翅脉夹角等控制方向，改变飞行姿态，可以瞬间完成起飞、变速，或以小于身长的半径转弯，非常灵动。因此，苏轼赞蝉：“蜕形浊污中，羽翼便翾好。”

　　蝉翼与仿生

　　绘画大师齐白石热爱自然，观察细致。他曾经创作了一幅写意与工笔有机结合的《蝉》，惟妙惟肖，栩栩如生，充满了浓郁的生活气息。最让人惊叹的是，他通过点、线、面的巧妙结合，加之以浓淡晕染勾勒，将蝉翼的透明度表现得淋漓尽致，让人真正领会到了“薄如蝉翼”的精髓！

　　人们常用“薄如蝉翼”形容极薄的透明之物，如“蝉纱”。陆龟蒙说蝉“双翎薄更无”。蝉翼薄而透明像不存在一样，这是因为蝉的翅膀具有减反射性、高透光性。蝉翼翅脉之间的翅膜看起来十分光滑，但通過原子力显微镜扫描，可以清楚地观察到翅膜表面的三维结构有许多排列规律而且密集的柱状突起，这是一种特殊的纳米结构。这种纳米结构，在蝉的飞行过程中能够提高机械强度和空气动力学效率，它也是蝉翼减反射性、高透光性的来源。不同物种的蝉，其翅膀具有不同高度、密度、间距和直径的纳米柱结构。华南理工大学的研究者模仿蝉翼制成的聚苯乙烯仿生功能材料，同样具有蝉翼一样的减反射性和疏水性。

　　其实，蝉翼具有多功能生物特性，除了减反射性之外，还有自清洁和杀菌功能。蝉翼表面特殊的微观结构使固/液界面形成了一层稳定的空气膜，使水滴不能浸润而造成了超疏水性，确保蝉翼具有自清洁性。这样的特性有益于蝉飞行时的受力平衡和飞行安全，并为雨中飞行提供了可能。日本关西大学的研究小组发现，蝉的透明翅膀表面的纳米柱状结构对所吸附的细菌细胞壁可以产生大而持续的机械拉伸力，细胞壁被拉伸到极限就破了，细菌也就死了。这种杀菌过程完全是一种物理效应，不涉及任何化学反应，真是神奇！研究人员根据蝉翼的结构仿制了一张表面有很多细小凸起的薄膜，然后将大肠杆菌加到薄膜上，经过10～20分钟，细菌就因细胞壁损坏而一命呜呼。

　　无独有偶，澳大利亚昆士兰科技大学的研究团队对蝉翼的杀菌和细胞相容特性进行研究，采用电子束曝光技术进行蝉翼结构的仿生制造，加工出类似的纳米锥阵列结构，同样具有杀菌功能和生物相容性。这种基于物理抗菌原理的新型纳米仿生材料克服了化学抗菌剂带来的环境污染和耐药性的缺点，迅速成为一个新兴的研究热点，有望应用于医疗设备、服装制造和家庭厨房等多个领域，从而使我们的生活变得更加健康、美好。蝉翼有如此强大的自清洁和杀菌功能，对于蝉还会“无人信高洁”吗？

　　病态的蝉花

　　蝉和自然界中的各种生物一样，都是经过亿万年的自然选择，优胜劣汰后生存下来的佼佼者，其结构与功能至臻完美。然而，道高一尺魔高一丈。蝉翼有杀菌功能，有些真菌就对没有翅膀的蝉若虫进行攻击。由于若虫要长时间栖息在遍布微生物的潮湿土壤中，因此很容易成为虫生真菌的寄主。蝉花就是蝉的若虫被真菌寄生后形成的病态现象，是真菌与被寄生而亡的蝉若虫的复合体。跟冬虫夏草一样，蝉花的外形是“动物+植物”的奇妙组合。蝉的若虫被麦角菌科的某种真菌感染、寄生，当环境适宜时，真菌开始萌发菌丝体，吸收虫体的营养，最终虫体被菌丝体完全占据而只剩下一个躯壳。此后，在僵硬的虫尸上菌丝体又转化为具有繁殖功能的子实体，顶端分枝形似花朵，故而被称为蝉花。

　　宋朝苏颂在《图经本草》中就有关于蝉花的描述：“今蜀中有一种蝉，其蜕壳头上有一角，如花冠状，谓之蝉花。”其实，早在南北朝时《雷公炮炙论》中就记载了关于蝉花的加工方法，说明蝉花早就被用作中药。蝉花在中药中的使用比冬虫夏草更早，因为其个头比冬虫夏草大，所以俗称大虫草。蝉花的药用价值略似冬虫夏草，而比蝉蜕更高，有提高人体免疫力、镇痛、镇静及解热作用。

　　蝉花是真菌寄生在蝉若虫体内并将其杀死后开出的“恶之花”，但还有一种真菌更加邪恶，竟然可以直接在活着的蝉体上“开花”。这种团孢霉属真菌侵入蝉体后，破坏蝉的器官，吸收蝉的营养，大约一周后，真菌的子实体从蝉的尾部爆出，开出罪恶的白色“花朵”—长出一团白花花的孢子。由于这种真菌可以产生微量的苯丙胺和致幻剂，因此被感染的蝉会像吸过毒一样兴奋，陷入性爱狂欢，即使濒临死亡，依然精力充沛。它们一边翩翩起舞，一边寻找配偶，一边撒落孢子，乐此不疲地帮助真菌感染更多的同类，至死方休。

　　自然界的各种生物之间相生相克，每一种生物都是生态系统中重要的一员，它们共同奏响了一支美妙的生命交响曲。能够历尽千难万险最终蜕皮羽化的蝉是生存竞争中骄傲的胜利者，它拥有功能超级强大的蝉翼，能够抵抗绝大多数病菌的侵袭，而且其娇小的身躯里似乎蕴含着巨大的能量，它有资本为此而放声歌唱。

　　秦自民