探寻“微光”的奥秘

邵红能

萤火虫是许多人儿时的玩伴，把它们装在玻璃瓶中、放在豆荚中、塞在南瓜藤里……这些都是我们美好童年记忆的一部分。当我们渐渐长大，在高楼林立的城市生活时，渐渐忘记了萤火虫。殊不知，萤火虫的栖息地早已破坏严重，种群数量在全国范围内迅速下降。为了保护这些美丽的暗夜精灵，有一个人站了出来。

他是中国第一个萤火虫博士。自2000年起，付新华便致力于萤火虫的考察与研究，发现并命名了雷氏萤、武汉萤、穹宇萤等多种萤火虫。近年来，因痛感萤火虫数量的锐减，他开始积极投身萤火虫的保护事业，通过讲座、著述、摄影等形式，向公众传达科学赏萤、保护萤火虫栖息地的理念，并成立国内唯一一家萤火虫环保组织“萤火虫自然保护研究中心”。

付新华被誉为中国萤火虫研究和保护第一人。在咸宁大耒山，付新华打造了国内首个萤火虫保护地——大耒山生态保育园及珍稀水栖萤火虫繁育中心，保护了当地22平方公里17种上亿只萤火虫，其中还包含3种珍稀的水栖萤火虫种质资源。他研发出高效的工厂化繁育萤火虫的体系，可每年繁育百万只萤火虫。

你也许“有所不知”的萤火虫

萤火虫大多出现在夏季的河、湖、池边，它们的活动离不开水源。95%的城市人没有见过萤火虫，只有在城乡交汇处或乡村才会看到它们的身影。因此，真正了解萤火虫的人并不多，它的魅力正是那忽明忽暗的发光体。

自古以来，人们对萤火虫的认识和保护意识就十分不足，小孩子把萤火虫放进袋子里、帐子里，甚至枕着睡觉。其实把萤火虫装在豆荚、蛋壳里当灯用都会对它们微弱的生命产生巨大威胁。付新华在一次讲座中曾说：“传说中的‘化腐为萤就是一种谬论，直到李时珍提出‘萤有三种，才真正发现了萤火虫的奥秘。我们的先辈精文法，疏科學，导致了很多人对萤火虫存在误区。”

萤火虫的发光器在腹部第六七节的腹面，这腹面在白天看上去是灰白色，只有在黑夜才能发光。雄雌萤火虫都能发光，雌虫的光度稍微弱一些。何以能发光？因为腹部的发光器含有含磷的发光质和催化酵素，发光器上有一些气孔，当空气进入，发光质就会在催化酵素的催化作用下与氧气产生氧化作用，使化学能转化为光能，于是产生或黄绿或橙红，亮度也各不相同的光。萤火虫发光的颜色不同，是由于它们所含的发光质和催化酵素存在差异。萤火虫发出的光是冷光，并没有热量。

全世界有2000多种萤火虫，我国大约有200～300种。多年来，付新华走遍了大半个中国进行野外调研，发现了“武汉萤”、“雷氏萤”、“中国萤”等新萤种，研究出了亚洲首套可以进行野外萤火虫闪光频率的追踪、记录、分析、模拟的一整套设备。

一次偶然邂逅，付出一生行动

“一个男孩子的手从空中落下来，将我一把捞住。但这个愚笨的家伙显然被我吓着了，他没想到我会发光……”在付新华撰写的科普书《一只萤火虫的旅行》中，他以萤火虫的语气描写着自己与萤火虫的初次邂逅。付新华说，彼时尚在读研的他从导师那里了解到“这就是萤火虫的幼虫”，觉得很神奇，想弄明白萤火虫为什么发光。到后来一发不可收拾，付新华干脆专门研究起了萤火虫。

萤火虫发光多在夜间一段固定时间。在春夏季晚8点至12点左右，付新华常独自一人出没于萤火虫聚集地——人烟稀少的山间野谷，甚至还会闯进坟地。尽管已经习惯这样的深夜独行，但付新华说：“有时候也挺害怕，主要还是孤独。”可孤独感会随着萤火虫的出现而烟消云散，“走着走着，随着远处黄色绿色的光点闪现，我就开始觉得温暖，它们是我的同类”。

早在2006年进行博士论文研究时，付新华就发现自己饲养的萤火虫以淡水螺为食。“当时，我在水稻田里发现了雷氏萤幼虫。那时我就在想，它为什么会生活在稻田里，食物是什么？”带着这个问题，付新华开始观察实验室饲养的雷氏萤。一次偶然的机会，他发现实验箱中的淡水螺数量在减少。“一定是雷氏萤幼虫把它当成了食物。”付新华心想。

当时的条件还不允许付新华开展大规模的定量实验。直到2008年，在第一次获得国家自然科学基金的资助后，付新华决定将验证这个结论的想法付诸实践。他说：“国家自然科学基金给了我很大支持，实验室添置了不少试验设备。”在不到10平方米的实验室里，他饲养了1800多只雷氏萤，还饲养了静水椎实螺、环棱螺和扁卷螺等3种大小不一的淡水螺用于实验。最终，实验发现雷氏萤幼虫喜欢吃体型更小的淡水螺。同时，他发现雷氏萤幼虫随着年龄的增长，其捕食淡水螺类的行为也会变化。通过电子显微镜，付新华观察到雷氏萤幼虫捕食的功能性结构的全部细节。长期从事生态学研究的付新华隐隐感到，获得的实验结果意义重大。他说：“这些不起眼的淡水螺正好是肝吸虫的第一宿主，对肝吸虫进行生物防治时，可以考虑利用萤火虫。”2012年年初，他将论文投至该领域权威学术期刊《生物防治》，不久后，付新华收到了论文接收函，这给他带来巨大的动力。他说：“我要用一辈子的时间去研究中国的萤火虫，把所有的种类和它们的行为都弄清楚，将萤火虫的应用价值都实现。”

尽管外界一直质疑付新华研究萤火虫的价值，但他仍然常年在全国各地寻找萤火虫来进行研究。

萤火虫发光与仿生技术

我们所熟悉的电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费了，而且电灯的热射线对人眼有害。那么，有没有只发光不发热的光源呢？人类把目光投向了大自然。

在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些生物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。萤火虫只是众多发光生物中的一类，它们发出的冷光不仅具有很高的发光效率，光的强度也比较高，而且一般都很柔和，适合人类的眼睛。因此，它是一种较理想的光。

萤火虫可将化学能直接转变成光能，且转化效率达100%，而普通电灯的发光效率只有6%。人们模仿萤火虫的发光原理制成的冷光源可将发光效率提高十几倍，大大节约了能量。人们也已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。

而今，付新华已启动了我国萤火虫种类及生物标签的研究工作，系统地收集中国的萤火虫种质资源，自主研发了萤火虫闪光信号记录及分析的整套仪器、软件系统，记录分析了我国常见萤火虫的闪光交流系统，为萤火虫的闪光求偶和进化提供了研究途径。正是付新华一直保有这份坚持，才为萤火虫日后的研究工作奠定了深厚的基础。