趣味生物科普知识:萤火虫的光是从哪里来的

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萤火虫的光是从哪里来的?

趣味生物科普知识:萤火虫的光是从哪里来的插图
夏天的一个夜晚,菲菲和妈妈在院子里乘凉,过了会儿,菲菲惊讶地发现,竟然有萤火虫飞过。

“妈妈,快看,那是萤火虫。”

“是啊,城市里萤火虫越来越少了,以前我跟你外公外婆住在乡下的老房子时,夏天经常能看见呢。”妈妈感叹道。

那为什么萤火虫能发出这么美丽的光呢?

“这个问题要从萤火虫身体的构造说起了……”

萤火虫又名夜光、景天、如熠耀、夜照、流萤、宵烛、耀夜等,属鞘翅目萤科,是一种小型甲虫,因其尾部能发出光,故名萤火虫。这种尾部能发光的昆虫,约有2000种,我国较常见的有黑萤、姬红萤、窗胸萤等几种。

萤火虫夜间活动,卵、幼虫和蛹也往往能发光,成虫发光有引诱异性的作用。幼虫捕食蜗牛和小昆虫,喜栖于潮湿温暖草木繁盛的地方。

萤火虫的发光,简单来说,是荧光素(luciferin)在催化下发生的一连串复杂生化反应;而光即是这个过程中所释放的能量。由于不同种类的萤火虫,发光的型式不同,因此在种类之间自然形成隔离。萤火虫中绝大多数的种类是雄虫有发光器,而雌虫无发光器或发光器较不发达。虽然我们印象中的萤火虫大多是雄虫有两节发光器、雌虫有一节发光器,但这种情况仅出现于熠萤亚科中的熠萤属(Luciola)及脉翅萤属(Curtos)。因为像台湾窗萤(Pyrocoelia analis),雌雄都有两节发光器,两者最大的区别在于雌虫为短翅型,而雄虫则为长翅型。

萤火虫的发光器是由发光细胞、反射层细胞、神经与表皮等所组成。如果将发光器的构造比喻成汽车的车灯,发光细胞就有如车灯的灯泡,而反射层细胞就有如车灯的灯罩,会将发光细胞所发出的光集中反射出去。所以虽然只是小小的光芒,在黑暗中却让人觉得相当明亮。而萤火虫的发光器会发光,起始于传至发光细胞的神经冲动,使得原本处于抑制状态的荧光素被解除抑制。萤火虫的发光细胞内有一种含磷的化学物质,称为荧光素,在荧光素的催化下氧化,伴随产生的能量便以光的形式释出。由于反应所产生的大部分能量都用来发光,只有2%~10%的能量转为热能,因此当萤火虫停在我们的手上时,我们不会被萤火虫的光给烫到,所以有些人称萤火虫发出来的光为“冷光”。

至于萤火虫发光的目的,早期学者提出的假设有求偶、沟通、照明、警示、展示及调节族群等功能;但是除了求偶、沟通之外,其他功能只是科学家观察的结果,或只是臆测。直到近几年,才有学者验证了警示说:1999年,学者奈特等人发现,误食萤火虫成虫的蜥蜴会死亡,证实成虫的发光除了找寻配偶之外,还有警告其他生物的作用;学者安德伍德等人在1997年以老鼠做的试验证实,幼虫的发光对于老鼠具警示作用。

萤火虫于夜晚的发光行为,以黑翅萤(Luciola cerata)为例,就目前的研究发现,多是在日落后,雄虫开始在栖地上边飞边亮;在雄虫开始活动不久后,雌虫便开始出现于栖地周围的高处(雌虫也会发光,但只有一节发光器,雄虫则有两节发光器),从晚上7点一直到11点半左右,在其栖地可以见到成百成千的萤火虫发光,但差不多在晚上11点半过后,成虫便逐渐停止发光。而且雄虫发光的频率也有变化,并非整晚的发光频率都一样。

知识小链接

萤火虫的发光器内有一种发光细胞,发光细胞内有一种含鳞的化学物质,称为萤光素。不同的萤火虫光芒持续的时间不同,有的不到一秒,有的可以维持好几分钟。

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