时值7月,又到一年萤火飞舞时,成群的萤火虫出没于山涧林地。夏季夜晚,飞舞的萤火虫散发出若隐若现的光芒,犹如闪耀的小精灵。
古人认为萤火虫是从腐草中诞生,故而产生了“腐草化萤”的说法,实际上,这与萤火虫的栖息环境相关,因为它们多在潮湿腐败的草丛出没。所以,观赏萤火虫的最佳时机是雨后的傍晚,潮湿的环境可以让我们在夜晚看到更多萤火虫闪烁的身影。
那么,萤火虫是如何发光的?它们发光的意义又是什么呢?
独特的发光器
萤火虫广泛分布于热带和亚热带地区,其最大的特点莫过于它们的发光能力。不光是萤火虫的成虫,许多萤科昆虫在卵、幼虫和蛹的阶段都能够发光,只有少数种类的萤火虫成虫不会发光,比如一些昼行性的窗萤、锯角萤等。
这种生物的自发光能力来源于它们腹部特化的发光器,这也是区分萤火虫雌雄的重要依据之一,通常雄萤在第6及第7腹节处生长有两节乳白色发光器,而雌萤一般只有一节乳白色发光器,位于第6腹节。
发光器从外表看只是一层银灰色的透明薄膜,实际上可分为发光层、透明层和反射层。薄膜内有数以千计的发光细胞,周围密布着很多微小气管和纤细的神经分支。
萤火虫的发光器是由发光细胞、反射层细胞、神经与表皮等组成。如果将发光器的构造比喻成汽车的车灯,发光细胞就如车灯的灯泡,而反射层细胞就如车灯的灯罩,会将发光细胞所发出的光集中反射出去。
极高的发光效率
发光细胞中的主要物质是荧光素和荧光素酶。当氧气通过小气管进入发光细胞时,荧光素酶在镁离子作用下,与底物反映形成与酶结合的腺苷酸荧光素酰化复合物,该复合物经过氧化脱羧作用成为处于激活状态的氧化荧光素,最后发射光子。荧火虫在脑神经系统的支配下,通过调节呼吸节律,控制氧气供应,便形成时明时暗的“闪光”。荧光素在发光时,一个荧光素分子只能释放出一个光量子。大部分能量都用来发光,只有2%~10%的能量转化为热能,萤火虫成虫发光的颜色因种而异,有黄色、绿色、黄绿色,之所以有颜色的差异,是由于它们体内的荧光素酶的结构不同而造成的。
萤火虫发光的效率非常高,几乎能将化学能全部转化为可见光,是现代电光源效率的几倍到几十倍。由于光源来自体内的化学物质,因此,萤火虫发出来的光虽亮但没有热量,人们称这种光为“冷光”。
落入光的陷阱
萤火虫的发光兼具性信息交流、诱捕、警戒和照明等作用。其中最主要的作用还是为了吸引异性,借此完成求偶交配及繁殖的使命。
同种之间的萤火虫会通过闪光来进行交流。在日落后,雄萤开始低飞同时发出闪光,此时雌萤会观察雄萤的表现,如果觉得不错的话会在雄萤发出闪光后等待0.2~1.5秒回闪。例如妖扫萤属的雌萤会在雄萤发光0.5秒后做出回应,而阜提萤属的雌萤则要等待1.5秒后才会回复闪光信号。
因此,雄萤会根据雌萤回应时间长短来选择同类进行配对。
这一切看上去浪漫而美好,但有些萤火虫背地里却动起了“歪心思”。
萤火虫发光的主要作用是用于求偶,但也有少数萤火虫成虫会把闪光信号作为诱捕手段,并且诱捕的对象还是异种的萤火虫。
原产于北美的妖扫萤属的雌性萤火虫会模仿当地其他属萤火虫的闪光模式,通过这种欺骗,模仿者回应了妖扫萤属的雌萤的求偶信号,当雄萤以为自己找到了另一半时,对方却突然扑上来抓住它并吃掉。
不过,这并非为了填饱肚子而上演的“同室操戈”,而是雌萤为自身以及后代架起的防御手段。