螢火蟲的閃光有什麼「特殊含義」嗎它們的閃光能量從何而來?

2020-12-17 騰訊網

生物發光是自然界的奇觀。雖然絕大多數發光生物都生活在海洋中,但最我們熟悉和最喜愛的發光生物不是來自海洋,而是來自池塘、溝渠和農田等溼地。就這些發光的螢火蟲。自古以來,詩人們就喜歡它們對它們情有獨鍾,並對它讚不絕口「雨打燈難滅,風吹色更明。若非天上去,定作月邊星。」這是出自李白的詩《詠螢火》。

螢火蟲為何能夠「暗中明」?

為什麼螢火蟲能在黑暗中發光呢?這個問題長期以來引起了人們的興趣。人們注意到,在螢火蟲腹部的某些部位,表皮非常薄,幾乎是透明的。在這張膠片下面是螢火蟲的發光「裝置」。發光裝置由發光細胞層和反射細胞層組成,細胞周圍分布著許多小神經和小氣管。發光細胞含有一些奇妙的物質:螢光素酶和螢光素酶。早在1885年,法國科學家杜布瓦就在實驗室從螢火蟲中提取了螢光素和螢光素酶。螢光素是一種磷化物,是主要的發光物質。

螢火蟲的發光過程中也有氧氣參與。螢火蟲呼吸時,氧氣從小氣管進入發光細胞。螢光素在接受三磷酸腺苷(ATP)提供的能量後被激活。在細胞中的水參與下,螢光素酶對其進行催化。活化的螢光素與氧氣反應生成氧化螢光素。當被氧化的螢光素從激發態回到基態時,它能發出光,一般是黃綠色的。光被反射細胞反射,這使它更加耀眼。

當然,螢火蟲的發光過程是由神經系統控制的。通過控制空氣的流動,它可以自由地使光變強、變弱或熄滅,發光裝置的激活從傳遞給發光細胞的神經脈衝開始。

發光能量從何而來?

螢火蟲發光通常只會在夜間持續2個小時。螢光素每次發光,都會因為能量損失而不再發光。為了使螢光素再次發光,必須有能量。它的原理就像一個應急燈,每次用完電量,必須充電後才能再次點亮。給螢光素「充電」的化學物質是ATP。 螢火蟲發光時,幾乎不發熱。當螢火蟲停在我們手中,我們就不會被螢火蟲的光灼傷。當然,螢火蟲不會被自己的光燙傷,所以我們稱它的光為「冷光」。因此,發光所消耗的化學能的95%以上都轉化為光能。

然而,活性發光是一種能量消耗。生物的生存策略有一個基本的共同特點,即在維持正常生命活動的同時,最大限度地節約能源。因此,螢火蟲的活性能量消耗和發光是其生存的重要手段。事情就是這樣。螢火蟲能夠自由發光,即形成一種「閃光語言」來傳遞信息,這確實是一種重要的生存手段。

螢火蟲發光為了什麼?

有人認為螢火蟲的「閃光語言」具有求愛、交流、照明、警示、展示、調節族群等功能,但人們最清楚的是螢火蟲的交配功能。螢火蟲美麗的閃光,在求愛中起著重要的作用。由於不同種類螢火蟲的光影、顏色、長度、間隔和頻率不同,不同種類的螢火蟲之間不會發生交配和繁殖,從而形成繁殖隔離,保證種群的穩定延續。

夏秋兩季的一個晴朗的夜晚,不同種類的螢火蟲在不同的時間開始跳舞。一般來說,雄性螢火蟲比較活躍。日落後,它們常常主動四處飛來飛去,用閃光吸引異性,而雌性則停在草叢中羞怯地發出信號,耐心等待。

事實上,嚴格來說,雌蟲並不是被動的。還有一種螢火蟲,它的雌性沒有翅。因為發光器官在腹部,所以如果雌蟲不不「搔首弄姿」,在夜空中飛翔的雄性就看不到它的閃光。為了引誘在空中飛翔的雄蟲,雌蟲會爬到顯眼的枝葉上,通過一顛一顛地扭動來巧妙地調情。當雄性發現閃光時,它會降落在離雌性不遠的草地上,然後慢慢靠近距離雌性10多釐米的地方。「嚓、嚓、嚓」發出連續而短暫的強烈閃光,這是求愛的語言。如果雌蟲願意接受,它會羞怯地對雄性作出反應。雄蟲一看到後,就高興地俯下身來,美滋滋地靠過去,與雌蟲甜蜜相會,就成了「新郎」。如果雌蟲不願意接受雄蟲,無論雄蟲如何閃光多麼焦慮,雌蟲也不會理會。最後,雄蟲會飛走,另找新歡。

還有一種螢火蟲。雌蟲會根據精確的時間間隔發出「亮-滅、亮-滅」信號。在收到這個信號後,雄性也會用「亮---滅、亮---滅」的信號來回答。他們用特定的閃光語言交談。一旦它們建立了感情,它們就會飛到一起,形成伴侶。而且會迅速減弱燈光,進入草地一起度過新婚之夜。

那麼,SOS信號是從螢火蟲那裡學來的嗎?求救信號是:三個短燈、三個長燈和三個短燈,然後比較螢火蟲的精確時間間隔。也許發明家真的從螢火蟲那裡得到了靈感。

最有趣的是,有一種螢火蟲求愛時間很短。因此,雄蟲之間競爭激烈,經常用閃光的語言進行勾心鬥角。在這個時候,螢火蟲的種群充滿了欺騙和謊言。有些雄蟲模仿雌性的閃光,誤導競爭對手,而它們則趁機溜走與雌蟲相遇。有的雌蟲則在別的雄蟲與雌蟲進行甜言蜜語的閃光對話中插進去,發出閃光,打斷對話,甚至接過話頭。

螢火蟲發光的語言通常用來傳達愛的信息,但有一種「狡猾」的螢火蟲卻把它發展成一種吸引食物的奇怪方法。這種螢火蟲的雌蟲模仿另一種螢火蟲的閃光,並欺騙後者的雄蟲。如果雄蟲不能控制貪慾,經不起色誘,當這隻雄蟲興致勃勃的來約會時,雌蟲會一把抓住他,飽餐一頓。

雖然我們知道大多數時候,螢火蟲的閃光是用來求愛的,但只有最亮的螢火蟲才能得到異性的青睞嗎?那些光照弱的螢火蟲註定要孤獨地死去嗎?我們如何辨別螢火蟲的閃光是一種熱情的追求,還是一種曖昧的表達,還是一種欺騙性的謊言?螢火蟲的每一次閃光之間都有因果關係嗎?事實上,我們對螢火蟲閃光語言的奧秘知之甚少。但這不給我們更多的探索空間嗎?

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