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萤火虫为什么会发光?发光有什么用?
添加时间 2019/8/28 10:00:00  浏览次数 1700 次

来源: 生物谷  作者:生物研究  2019-8-28

当第一次出现的时候,你可能并不确定你看到了什么。但你凝视着闪烁的光的方向,它又出现了,傍晚的第一只萤火虫。如果你生活在萤火虫的栖息地,很快就会有数十甚至数百只萤火虫飞来飞去,发出神秘的信号。

萤火虫既不是苍蝇也不是虫子,它们是软翅甲虫,与点击甲虫和其他甲虫有亲缘关系。它们生物学中最引人注目的方面是它们能发光,这种能力在生物体中,称为生物发光,是相对罕见的。

作为一名昆虫学家,Clyde Sorenson研究昆虫的生态学和生物学,并教授相关知识。最近,他一直在试图了解他的家乡北卡罗来纳州萤火虫的多样性和生态学。萤火虫遍布北美,包括西部的许多地方,但在从佛罗里达到加拿大南部的大陆东部,它们数量最多,种类也最丰富。



萤火虫通过结合一种叫做荧光素的化学物质、一种叫做荧光素酶的酶、氧气和细胞工作的燃料ATP,在腹部的特殊器官中产生光。昆虫学家认为它们通过调节氧气进入发光器官的量来控制闪光。

萤火虫最初进化出发光的能力可能是为了躲避捕食者,但现在它们主要是用这种能力来寻找配偶。有趣的是,并不是所有的萤火虫都能发光,有几种白天飞行的物种明显依赖于信息素的气味来寻找彼此。

每一种萤火虫都有自己的信号系统。在大多数北美物种中,雄性在合适的高度、合适的栖息地和夜晚合适的时间飞来飞去,并发出一种同类独有的信号。雌性坐在地上或植物里,寻找雄性。当雌性看到它发出同类的信号,而且做得很好时,她就会用同类特有的闪光反射回来。然后,当雄萤火虫飞向雌萤火虫时,雌萤火虫和雄萤火虫发出了同样的信号。如果一切顺利,它们会交配。

一个很好的例子是Photinus pyralis,一种常见的后院物种,通常被称为北斗七星。一只雄性在黄昏时飞离地面约3英尺。每隔五秒钟左右,他它会做出一秒钟的闪光,同时它会以"J"的形状飞行。雌的Photinus pyralis栖息在低矮的植被中。如果她看到一个她喜欢的人,她会等两秒钟,然后在第三秒自己闪半秒钟。

有些种类的萤火虫一晚上会"鸣叫"好几个小时,而有些种类的萤火虫在黄昏时分只会"鸣叫"20分钟左右。萤火虫的光通讯可以变得更加复杂。有些物种有多个信号系统,有些可能把它们的光器官用于其他目的。

虽然大多数雄性萤火虫会做自己的事情,独立于同一物种的其他雄性萤火虫发出闪光,但当周围有很多其他萤火虫时,有些萤火虫会同步发出闪光。在北美,两种最著名的能做到这一点的物种是阿巴拉契亚山脉的Photinus carolinus,和大烟山国家公园里的Photuris frontalis,以及南卡罗莱纳的坎格瑞沼泽国家公园里的Photuris frontalis。

在这两个物种中,科学家们认为雄性会同步,这样每个个体都有机会寻找雌性,并让雌性向雄性发出信号。这些展览非常壮观,想要在最著名的地方看到它们的人们挤得水泄不通,因此有必要进行抽签,以获得观看许可。然而,这两个物种都分布在广阔的地理范围内,在其他不那么拥挤的地方也可能看到它们。

许多萤火虫用一种叫做Lucibufagins的化学物质来保护自己免受捕食者的伤害。这些分子是昆虫从它们吃的其他化学物质中合成的。Lucibufagins在化学上与蟾蜍分泌在皮肤上的毒素非常相似,虽然它们在适当的剂量下是有毒的,但它们也非常令人讨厌。

鸟类和其他掠食者很快就学会了躲避萤火虫。Sorenson曾看到一只癞蛤蟆在他的后门廊吃了一只萤火虫,然后立刻把它吐了出来。昆虫走开了,粘糊糊的,但显然没有受伤。他的一个同事曾经把一只萤火虫放进他的嘴里,他的嘴麻木了一个小时!

大多数萤火虫都是栖息地专家,使用林地、草地和沼泽。它们依靠栖息地保持一年或更长时间不受干扰,以完成它们的生命周期。这些昆虫的大部分生命都是作为幼虫度过的,它们以蚯蚓和土壤或落叶中的其他动物为食,大多数成年昆虫根本不吃东西。如果这种栖息地在它们年轻的时候被破坏,它们的种群就会灭绝。

更容易受到伤害的是许多物种的雌性,比如著名的南部阿巴拉契亚山脉和其他地方的蓝色幽灵都没有翅膀,而且它们不能走得更远。如果一群蓝色幽灵栖息地被伐木或其他破坏所摧毁,将无法再重建。因此,栖息地的破坏是萤火虫面临的最大威胁之一。其他危害包括人工照明造成的光污染,以及可能用于灭蚊的杀虫剂。

关于萤火虫还有很多需要了解。像Sorenson这样的昆虫学家已经在北美发现了170多种左右的物种,但很明显,更多的物种出现在这里。注意你周围的萤火虫,观察他们的闪光模式和行为。也许你会发现其中一个新物种。

     

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