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萤火虫的美与“悲”

2023-09-02金铃儿

奥秘(创新大赛) 2023年6期
关键词:腺苷萤火虫蜗牛

●金铃儿 编

每年7 月的第一个周末是世界萤火虫日(南半球冬季除外)。今天让我们一起走近这些夜空中的精灵吧!

萤火虫是一种什么虫子

萤火虫是鞘翅目萤科动物的总称,又名打火虫、亮亮虫、火炎虫、夜火虫等,因其尾部能发出荧光而得名。全世界有2000多种萤火虫,分布于热带、亚热带和温带地区,在我国就已经记载了76种。在华南和西南地区,几乎全年都能见到萤火虫——每天日落后的0.5~3小时,是萤火虫出没的高峰期。但在东部(华东)地区,萤火虫有着明显的季节性(七、八月),在大暑(7月底)节气前后大量活跃。

萤火虫一生将经历卵—幼虫一蛹—成虫4个阶段。大家夜游去观赏的就是成虫阶段!成虫野外寿命一般为3~7天,但也有长达20~30天。

萤火虫喜欢在湿地附近活动,只有水质良好、植被茂盛、光污染少及空气清新的自然环境才能繁育,是环境优良的指标性生物。换言之,萤火虫对环境要求很高,被称为生态绿色的“指标”——水生萤火虫对水质要求高,陆生萤火虫对栖息地环境质量要求高——萤火虫存在,足以证明环境质量高。

萤火虫个头虽小,但对生态平衡起着重要作用。它们在繁衍生息时与各类生物是共生共存的关系,每个物种都有它在生物链中不可取代的、独有的地位。

萤火虫吃什么

萤火虫是肉食性昆虫,幼虫主要吃螺类、蜗牛、蛞蝓等软体动物,也会吃小型动物尸体。

这些软体动物如果达到一定数量,会威胁森林植被和农田。所以,萤火虫是生物链中重要的一环,能控制生物数量,也是自然界重要的分解生物,是一种益虫。

陆生的萤火虫幼虫多以小型蜗牛为食,当然并不是所有的萤火虫口味都是一样的,双色垂须萤就只吃蚯蚓;水生的萤火虫幼虫以水中的螺类为食,不过它们有时候也会换换口味,比如吃一些小鱼、小蝌蚪。

萤火虫的幼虫食量很大,它们需要为成虫期储存营养,因为成虫的口器退化,只能取食少量的花蜜或果实汁液,寿命一般为两周,此时的任务就只有抓紧繁殖了。

正在捕食马陆的多点雌光萤的雌性幼虫。这些蠕虫状萤火虫会积极追击很大型的马陆,并用毒液杀死它们。

而女巫萤火虫则是“不走寻常路”,它们专门吃其他萤火虫,具体“作案手法”则是用自己的灯光把其他“搞对象”的萤火虫骗来,就像童话里吸引人的坏女巫一样。它们的尾部有一个特别的发光器,比通常萤火虫的亮度高接近50%,这样就更容易让“猎物”上钩。

萤火虫猎食蜗牛

你是否有些好奇,萤火虫如何将蜗牛吃掉?

萤火虫的幼虫用的是头顶那一对颚,那东西细得像头发,很尖利。捉蜗牛时,先用颚在蜗牛身上轻轻敲打,而蜗牛根本不把萤火虫放在眼里,甚至觉得被敲打几下如同按摩一样很舒服。殊不知萤火虫的敲打,是向它注射一种毒液。蜗牛在毫无警觉中被麻痹,直到失去知觉。当蜗牛被毒倒后,萤火虫接着又会向其注射一种酶,这种酶可以将蜗牛躯体逐渐消解成肉汁,然后用管状的嘴喝掉。

很多萤的幼虫都是凶猛的捕食者,它们依靠消化液能杀死很大的蜗牛,并慢慢将它们吸空。

萤火虫为什么会发光

夏天的夜晚,森林或田间,有时可看到一闪一闪的萤火虫在飞来飞去。萤火虫是怎样发光的呢?又为什么一闪一闪?

萤火虫的交配期只有七天时间,成虫发光的目的是为了求偶(幼虫发光是为了警示和吸引猎物)。萤火虫的萤光有偏黄或者偏绿,不同种类的萤火虫拥有不同的闪光频率,就是它们特有的语言。

科学家们研究发现,萤火虫腹部的发光器,有小窗孔状的发光层。这些发光层上包含有几千个发光细胞,在发光细胞中含有两类化学物质,一类被称作萤光素(一种有机化合物,可人工合成),另一类被称为荧光素酶(简单说就是催化剂)。荧光素在荧光酶的催化作用下,可以和空气中的氧气反应,释放能量,发出荧光(能量以光子形式存在)。所以说,萤火虫发光是化学变化。

萤火虫的卵、幼虫和蛹都可以发光,可以警告天敌自己“不好惹”,和很多动物的警示色效果一样。在成年后,萤火虫的光主要是为了求偶。萤火虫腹部有发光的体节,称为发光器,雄性通常有两节,雌性则有一节。

一闪一闪的荧光

萤火虫发出的光忽明忽暗,闪烁不定,这又是什么原因呢?这主要和气管输送的氧气有关系。当氧气充足时,反应剧烈,光亮就强;氧气不充足时,反应较缓慢,光亮就会变弱,甚至黯淡无光。而且,在萤火虫体内有一种叫做三磷酸腺苷(ATP)的高能化合物,每当荧光变弱时,荧光素与ATP相互作用后,萤火虫就会重新发光。

萤火虫发光会烧死自己吗

我们常见的光,不管是日光、火光、灯光,都是发热过程的副产品。而萤火虫反应中产生的能量几乎全部以光的形式释放,只有极少部分以热的形式释放,所以萤火虫的光属于冷光,不会因身体过热而灼伤自己。萤火虫制造冷光的效率高达95%以上,这也避免了它的身体像灯泡一样变热,人类到目前为止还没办法制造出如此高效的光源。

抓萤火虫当灯读书靠谱吗

雨打灯难灭,风吹色更明。若非天上去,定作月边星。这是李白的诗《咏萤火》,说的是萤火虫。我国古代还有囊萤照书的故事。车胤是东晋的大臣,小时候没钱买灯油,怎么办呢?抓一些萤火虫装在袋子里,就着这个亮光读书。

这样真的能看得下去书吗?

有人做过实验:如果放25只萤火虫照明,看不清字迹;如果放50只萤火虫照明,勉强能看清字迹;如果放100只萤火虫照明,能较清楚地看清字迹。

这样就能愉快地看书了?非也。由于萤火虫的光亮是忽明忽暗的,这样坚持看5分钟书后眼睛就会感到非常疲惫,并开始头疼。更糟糕的是,还有许多萤火虫为了保证自己安全,感觉到有危险时会关闭灯光……所以抓萤火虫当灯,照明效果很不理想。

萤火虫与仿生学

萤火虫美丽的荧光五颜六色,有淡绿色、淡黄色,也有橘红色和淡蓝色,这主要与体内萤光素种类有关。科学家们根据萤火虫的发光机理,开发出许多应用。

暂时不发光的萤火虫就长这样

在整个甲虫家族中,萤在外型上的辨识度其实并不算高,很多近缘甚至不相干的昆虫都可能被误认为是萤;加之一些萤并不发光及各类昆虫之间的拟态关系,使得大众很难准确地识别出萤科昆虫。

在医学上,科学家将从萤火虫身上提取的三磷酸腺苷用于对癌细胞的研究,根据癌细胞内三磷酸腺苷发出亮光的不同来判断癌细胞生长的快慢及其生长情况。

在工业上,三磷酸腺苷可用于检测金属的污染程度和分析过滤金属元素,同样,也可以检查水的污染情况。在航天工业上,三磷酸腺苷也可用来探测太空中是否有生物存在。

一只萤火虫发出的光虽然微弱,但若把多只萤火虫放在一起,它发出的光就可以抵得上一个灯泡发出的光亮。利用萤火虫发光原理制造的冷光源应用也十分广泛,例如适合水下作业的电筒。

萤火虫发光的特性带给科学家很大的启发。科学家们先后从萤火虫的发光器中成功地提取了荧光素和荧光酶,又用化学方法人工合成了荧光素。冷光源因为能大幅度提升化学能转化光能的效率,日益受到关注。人们的生活因冷光而更加丰富多彩。

为什么萤火虫越来越少

现在不要说去抓萤火虫照明,有时候想看到个萤火虫都不容易。

这是因为萤火虫对土壤和水质污染高度敏感,也需要特殊的栖息地。杀虫剂的滥用,河道池塘的消失,公园绿地的过度清洁,枯枝落叶的过度清理,消除“腐草为萤”的产卵环境,这都让萤火虫的生存空间越来越小。

加之光污染等人类活动的干扰,现在的萤火虫越来越少。显然,在人类活动更加频繁的城市中,萤火虫更加难以生存。

另外,近年来,全国各地萤火虫放飞的活动屡见不鲜,这类活动大多为了商业目的而举办:主办方为了达到集中放飞时萤火漫天的魔幻效果,会去山区捕捉大量萤火虫。而在捕捉、运输和放飞等一系列环节中必定会造成这个物种在一定数量上非正常死亡。

北京在2021年颁布的新版《北京市野生动物保护管理条例》中,就已经将萤火虫列入保护范围。

当萤火虫这个物种急剧消亡的时候,夏日夜空中那点点浪漫荧光,也正在变成回忆,和只能在书本上见到的故事。想要保护萤火虫,需要给它们适宜的生存环境。我们也要停止网上购买萤火虫,没有买卖就没有伤害,在观赏时也不要捕捉。

●资料来源:科普中国

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