萤火虫的尾巴为了什么而发光?它们发光的目的是为了“浪漫”吗
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萤火虫的尾巴为了什么而发光?它们发光的目的是为了“浪漫”吗

随着阳光从夏日的天空中消退,一大群雄性萤火虫便从白天的蛰伏状态苏醒过来,一个挨着一个地爬上草叶。等到夜色完全降临时,它们便像一架架微型直升飞机腾空而起,遁入茫茫夜空……这些飞行者去干什么呢?不是去进行军事征服,它们的目的其实很简单——传宗接代。萤火虫的成年期非常短暂,必须抓紧时间,利用每一个夜晚去寻找自己的“意中人”。它们用闪光信号将自己的寻偶意图广而告之,然后通过雌性萤火虫发回的应答信号寻找配偶。

萤火虫的尾巴为了什么而发光?它们发光的目的是为了“浪漫”吗

识别同类

萤火虫的英文意思是“发光的苍蝇”,但实际上它们是甲虫,属于萤科,与苍蝇没有任何关系。迄今为止,昆虫学家正式记录在案的萤火虫大约有2000种。萤科昆虫中还有一些不发光的种类,它们主要通过信息素寻找配偶。此外,也有一些虽然发光但并不闪烁的种类。在北美地区,发光萤火虫主要有三个属:红萤属、扁萤属和窗萤属。

从外表看,萤火虫与其他甲虫一样,生有翅鞘。前翅非常坚硬,在后翅上面形成一个保护壳。后翅像扇面,平时折叠在前翅下,只在飞行时才伸展开。北美萤火虫的三个属的成虫长得非常相似,都有带黄边的黑翅和类似防护罩的头罩,头罩上面有红斑纹。昆虫学家根据它们在颜色、雄性生殖器形状和发光模式等形态学上的细微差异对它们进行区别。

那么,萤火虫又怎么知道别的萤火虫是不是自己的同类呢?它们根据对方的发光模式来确定其身份。以红萤属为例,雄虫飞行时靠近地面,每6秒钟发一次光,发光时间持续约半秒钟,发光时以“J”字型向上飞行。地面上的雌虫看到了雄虫的求偶舞蹈,如果中意,就会在两秒钟后发出持续时间约半秒钟的闪光作为回应。不同种类的萤火虫的发光模式不同,有的每2-3秒钟发出持续时间长达2-3秒钟的光,有的每3-4秒钟快速闪光3次,有的则类似于莫尔斯电码中的“点一划”结构,先快速闪光1次,然后是1次持续时间较长的闪光。

如果读懂了萤火虫的发光密码,你就可以用笔形手电筒模拟某种雄虫发光,或许你还能将那个种类的雌虫吸引来和你“对话”。

生育竞赛

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萤火虫的成虫期只占其生命周期的很小一部分,比如北美萤火虫的成虫期大多只有数周。因此,一到成年,萤火虫就会不失时机地展开生育竞赛。

当雌虫将卵产在潮湿土壤或苔藓里时,新生命的生命周期便宣告开始了。大约两周后,卵开始孵化,幼虫瞬间便破壳而出。萤火虫幼虫生活在地下或杂草中,以蚯蚓、蜗牛、蛞蝓和软体昆虫幼虫为食。萤火虫幼虫有一种特殊的进食本领:咬住蜗牛,用上腭向蜗牛体内注射一种类似麻醉剂的液体,这种液体能使蜗牛瘫痪,并让其肉变得软烂,然后它再钻进去吞食。

在美国北部地区,萤火虫的幼虫期为l到3年,而在南部地区,幼虫孵化后只需数月便进入成年期。幼虫在拱形的地下巢室里化蛹,数周后便成形。化蛹季节大多在晚春时节。

一旦进入成年期,萤火虫的生育竞赛便开始了。大部分红萤属萤火虫在进人成年期后便不再进食,而将整个成年期都投入到生育竞赛中去。随着黄昏来临,雄虫腾空而起,在离草1~2米的空中缓缓飞行,并通过有规律的闪光来宣布自己的求偶之意。雌虫大多不会飞行,只在低矮的草叶上用闪光回应雄虫。看到雌虫的回应信号后,雄虫立刻从空中降落到草叶上,一边继续发信号一边寻找“意中人”。它们之间的“对话”往往要持续一个小时以上。这种“对话”对其他雄虫来说犹如磁铁,它们纷至沓来,以至每次求偶飞行结束后,都可以发现有许多雄虫在草叶上爬上爬下地寻找雌虫。

发光之谜

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科学家一直想弄明白萤火虫精确的定时闪光是如何产生的。不久前,一个科学家小组详细研究萤火虫的发光原理,终于破解了其中的奥秘。

实际上,萤火虫发光是一种化学反应的结果。萤火虫的发光器由数千个发光细胞,以及反射层细胞、神经与表皮等组成。在发光细胞中有两种化学物质:虫荧光素和荧光素酶。在发光细胞四周还密密麻麻地排列着很多线粒体(线粒体相当于能量工厂,消耗氧气并为细胞提供能量)。科学家发现,萤火虫的神经系统并不直接控制发光细胞,而是用神经信号触发发光细胞周围的不发光细胞,启动这些细胞产生一氧化氮。

一氧化氮具有十分重要的生物作用。在人体内,一氧化氮控制血压和阴茎勃起,调节学习和记忆能力。在萤火虫的发光器内,一氧化氮可以短暂地停止发光细胞周围的线粒体的耗氧作用,让氧气深入发光细胞内,促使虫荧光素与荧光素酶发生化学反应,从而产生光。简单地说,一氧化氮关闭“发电厂”线粒体,点亮了萤火虫的亮光。随着一氧化氮的迅速消失和线粒体耗氧功能的恢复,萤火虫的亮光也就随之消失了。

萤火虫的发光效率非常高,几乎能将全部化学能转化为可见光,是现代电光源效率的几倍到几十倍。由于只有2%~10%的能量转化为热能,当萤火虫落在我们的手上时,我们不会被它们的光烫伤,萤火虫发出的光也因此被称为“冷光”。

难逃天敌

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萤火虫的发光信号美丽而迷人,但作为一种高清晰度信号,容易被食肉动物所截获,从而使萤火虫的求爱舞蹈成为一种极其危险的活动。

为了保护自己,一些种类的萤火虫进化出了有毒化合物,其毒性非常大,能有效地吓阻蜘蛛、鸟、蜥蜴和蚂蚁等食肉动物。这些萤火虫的闪光信号含有警告意义,相当于在说:“我有毒,别吃我!”

然而,即使受到有毒化学物质的保护,有时萤火虫也难逃天敌的捕食,尤其是那些个头比它们大、飞得比它们快的其他种类的萤火虫的捕食。

扁萤属雌萤火虫,被称为昆虫世界中“最狡猾的女巫”。这是一种高度特化的掠食动物,喜欢躲在暗处偷窥红萤属萤火虫的求偶舞蹈,然后模仿红萤属雌虫向雄虫发射回应信号,而这种足以乱真的信号常常诱使求偶心切的红萤属雄虫误入它们早已布好的陷阱。

这一秘密是在上世纪60年代被昆虫学家洛伊德发现的。当时,他用微型手电筒发光来模仿红萤属雄虫的闪光信号——两次间隔2秒的快闪,隔4~7秒再重复一次。很快,他便得到了闪光回应。待他走近看时,却发现回应者是一只个头很大的扁萤属雌虫。洛伊德花了半个小时观察这只雌虫,发现它总共吸引了12只红萤属雄虫的注意,最后有1只红萤属雄虫在和它交换了几次信号后落在它的身旁。十几秒后,当洛伊德再次打开手电筒时,发现扁萤属雌虫正在啃吃那只倒霉的红萤属雄虫。

扁萤属雌虫非常贪婪,一只雌虫在一个晚上就能吞食好几只红萤属雄虫,而且它们得到的不只是一顿营养丰富的美餐——扁萤属萤火虫自身并不产生防身毒素,但在吃了红萤属雄虫后,后者体内的毒素就转移到它们的身上了。

人类威胁

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除了自然天敌外,人类的活动,比如滥用杀虫剂和城市扩张,也对萤火虫构成威胁。很多种类的萤火虫不喜迁徙,年复一年地在同一个栖息地聚集、交配,一旦该地区遭到破坏,别指望它们会迁到别处去。几乎可以肯定,它们将遭到毁灭性的打击。

在美国,一些医药公司为了获取虫荧光素和荧光素酶,出价购买萤火虫,导致人们大肆捕捉萤火虫。这是造成萤火虫种群数量下降的另一个重要原因。

在日本,萤火虫同样面临灭绝危险。日本萤火虫幼虫栖居于水中,上世纪60年代的工业污染和城市扩张破坏了河道,致使萤火虫幼虫的生存率直线下降。为了拯救这种可爱的小动物,许多社团响应政府号召,开始了萤火虫栖息地的恢复工程,并取得了巨大的成功。现在,萤火虫已经成为日本环境保护的标志。

光污染更是严重地威胁到萤火虫的生存。萤火虫的求偶信号只有在低光背景下才能被看到,但现在城市通宵达旦的明亮的灯光盖过了萤火虫微弱的求偶闪光,从而使它们的繁殖机会大大减少。

人类应该反思:在享受现代科技带来的种种便利时,我们是否想到了与我们共居于同一个地球的其他动物的需要,是否干扰了它们宁静的生活,是否影响了它们的生存,我们是否应该尽可能地采取一些补救措施将这些负面影响减少到最小。

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