萤火虫为什么会发光
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夏季夜晚,我们偶尔会惊喜地发现在路边叶片上或在空中有数个黄绿色的光点,忽明忽暗,闪烁不停,就像星星飞到了我们身边,这些光点就是著名的萤火虫。
萤火虫通常是指鞘翅目萤科的昆虫,全世界已知2000多种。萤火虫最为著名的莫过于它们会发出光亮,不仅成虫能发光,卵、幼虫、蛹也都能发光。不同种类甚至不同性别的萤火虫发光的颜色各不相同,有绿色、黄色、橙色等,并且闪烁的频率也不一样。我们身边稍常见的萤火虫有窗萤、端萤、弩萤等。萤火虫发光的秘密在于它们身上一个特殊的构造——“发光器”。它位于萤火虫腹部末端的腹面,主要由大量发光细胞组成,还有反光细胞、神经等辅助结构。发光细胞中有两类对发光起关键作用的化学物质:一类叫荧光素,另一类叫荧光酶。荧光素在荧光酶的催化下利用萤火虫体内的能量物质(腺苷三磷酸,即ATP)与氧气发生反应,使化学能转化为光能从而激发出光子,形成肉眼可见的亮光。萤火虫的光色不同,主要是它们所含的荧光素和荧光酶各不相同。
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萤火虫为什么要发光呢?原来,这些闪烁的亮光是萤火虫们的特殊语言,传递着有用的信息。不同频率的信号有着不同的含义,有些可以吸引异性,有些可以在同伴间相互联络,有些则起到警告敌人的作用。
在环境较好的地区,有时能出现萤火虫极为壮观的集体发光求偶的现象:成百上千的萤火虫同时闪烁亮光。夜幕降临后,少数雄萤火虫先发出闪光信号,周围的同伴积极响应,很快附近的雄萤火虫都会加入发光队伍。而雌萤火虫在一旁静静地观看或者也发光回应。最后,通过反复发光交流,萤火虫们最终结成一对对伴侣。不同种的萤火虫发出的光以及闪烁频率是有所区别的,因而萤火虫不会找错对象,也避免了种间的杂交。不过在北美洲,有一种大型萤火虫的雌虫,可以模拟另一种小型萤火虫雌虫的光亮和频率来引诱对方的雄虫。上当的小型萤火虫雄虫兴冲冲赶来准备交配时,就不幸沦为前者的食物了。
除了萤火虫,会发光的昆虫还有不少。在澳大利亚的塔斯马尼亚和新西兰怀托摩地区的一些洞穴中,人们能有幸观察到世界上最为奇妙的奇观之一——洞穴内的“星空”。原来这些洞穴中生活着一类被称为菌蚊的昆虫。它们的幼虫会发出蓝色的荧光,当生活在洞穴顶部的幼虫一起发光时,神奇的“星空”便出现了。这些星光对人类来说是美丽的奇景,但对洞穴内生活的其他昆虫来说却是美丽的陷阱。菌蚊幼虫会分泌出很多长达30~40厘米且布满黏液的丝线。当一些趋光的昆虫被光引诱飞来时,就会被丝线牢牢地粘住而成猎物。此时的幼虫便会熄灭蓝光,饱餐一顿。
热带南美洲有几类叩头甲也会发光。一类在它们的前胸背面有两个卵圆形点状发光器官,发出浅绿色的光,形似汽车前灯;另有一类则在腹部末端的腹面有一个心形发光器官,在飞行时会发出橙色亮光。此外,分布于美洲的光萤科昆虫的幼虫和雌性成虫、分布于中国和东南亚地区的光萤科昆虫的雌性幼虫也会发光。
实验场:寻找萤火虫
萤火虫的成虫是夜行性昆虫。白天喜欢躲藏在潮湿多水的地方,如溪流、小河边的草丛里,夜晚外出活动,以蜗牛等软体动物为食。它们的幼虫因种类不同而有不同的习性,有陆生的,也有水生的。在公园、城市绿地、居民小区、大学校园等处都有可能找到萤火虫。到了夏天,同学们不妨找一下,看看身边有没有萤火虫活动。
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萤火虫的背面(右)和腹面(左)。从腹面,我们可以清晰地看到萤火虫发光的关键部位萤火虫依靠发光细胞中的化学反应来发光,这种反应的发光效率非常高,可达95%。也就是说,反应中释放的能量几乎全部转换成了光能,只有极少部分以热能的形式释放。因此萤火虫发光时的温度很