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萤火虫为什么会发光

2021-05-13 16:24科学知识
萤火虫是鞘翅目、萤科昆虫的统称,全世界已知约有2000种,广泛分布于除南极洲之外的其他大洲。我国大约有200种,南部和东南沿海各省种类和数量都比北方多。 绝大多数萤火虫都会发光,只…

萤火虫为什么会发光

萤火虫是鞘翅目、萤科昆虫的统称,全世界已知约有2000种,广泛分布于除南极洲之外的其他大洲。我国大约有200种,南部和东南沿海各省种类和数量都比北方多。

绝大多数萤火虫都会发光,只有极少数不会发光。根据萤火虫幼虫的习性,萤火虫可分为陆生种类、水生种类和半水生种类三类。

陆生萤火虫的幼虫主要生活在草本植被茂盛、相对湿度较高的地方。而水生萤火虫幼虫则生活在清澈、干净、水流缓慢且浅的湖泊、小溪或稻田中。水生萤火虫是萤火虫中最稀少的一类,目前仅记录8种,主要分布在亚洲地区,我国分布有4种。

萤火虫的发光器由发光层、反射层和透明表皮三部分组成。雌性萤火虫的发光器生长在尾部的最后两节,呈灰白色,夜晚发光的时候形成了两条宽宽的带形,而且光比较亮。而雄性萤火虫的发光器只有腹部最后一节,而且夜晚发光的亮度也没有雌性大,不能从背部透过来,飞行的时候,小灯在空中一闪一闪、慢慢悠悠地飘荡。

在萤火虫的腹部末端有一两节的表皮非常薄,薄得几乎透明,光就是通过这层表皮发出的。表皮下面是一些能发光的细胞,发光细胞的下面是另一些能反射光线的细胞。发光细胞里含有很多线粒体,说明它们能制造出能量物质——三磷酸腺苷(ATP)。

发光细胞还含有两种特别的成分:荧光素和荧光素酶。荧光素是一种磷化物,是发光的主要物质;荧光素酶是催化剂。萤火虫发光的过程需要有氧气参加。荧光素接受ATP提供的能量后被激活,在细胞内水分的参与下,由荧光素酶催化,激活的荧光素与氧气发生化学反应形成氧化荧光素,于是就产生了光亮。这些光经反光细胞反射,会更加光彩夺目。

氧化作用所需要的空气,是由连接着萤火虫呼吸器官的细细的小管提供的。如果各个小管供给的氧气充足的话,氧化反应速度就会加快,产生的光就比较亮。反之,各个小管供给的氧气不充足的话,氧化反应速度就慢,光就较弱。

氧气的供应量是由脑神经控制的,脑神经可以调节萤火虫的呼吸节律,进而控制进入发光细胞的氧气的量。氧气的摄入量有时多些,有时少些,那么萤火虫发出的光也就有时强些,有时弱些,从而形成了一闪一闪的光亮。而萤火虫发光的颜色,则是由于它们体内所含的荧光素和荧光素酶决定的。

其实,萤火虫并不会整晚发光,因为发光是需要耗能的。入夜后的闪光舞蹈一般只会持续两三个小时。如果能量消耗殆尽,荧光素就暂时不能再发光了。要使荧光素再度发光,则必须等线粒体再度合成能量物质ATP。发光强度也因ATP的存在量而不同,ATP越多,亮度越强。

只有活着的生物体才能合成ATP,当它们死亡以后,ATP会被迅速分解,这就是萤火虫死亡后不能再发光的原因。

萤火虫是一类非常挑剔的昆虫,对环境的变化最为敏感。它们只生存在草木繁茂、水质清洁、没有任何污染的湿润的地方。也因为如此,它们成为了非常重要的生态环境指示物种。

对萤火虫的生存影响很大的还有光污染。我们知道,萤火虫发光不是为了照明,而是它们的生存手段。灯光会干扰萤火虫成虫进行求偶和交配,也会干扰幼虫的自我保护能力。亮如白昼、五光十色的夜晚,根本不适合萤火虫的生存,想在城市里看见一只萤火虫已经成为梦想。即便在偏远的山区,也因为公路的修建而设置了大量的人工照明设施,同样影响到萤火虫的生存。

近年来,因为森林砍伐、河流污染、水土流失、农药和化肥的滥用等原因,萤火虫栖息地不断减少,萤火虫种类和数量出现断崖式下降。城市扩张也影响萤火虫的生存环境,到处充斥的水泥和砖结构,使得萤火虫成虫产卵和幼虫化蛹找不到合适的地点。萤火虫在现代城市中几乎绝迹。

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