螢火蟲(chóng) - 鞘翅目昆蟲(chóng)
螢火蟲(chóng)(英文:Firefly),又名夜光、景天、如熠燿、夜照、流螢、宵燭、耀夜等,屬鞘翅目螢科,小型甲蟲(chóng),因其尾部能發(fā)出熒光,故名為螢火蟲(chóng)。廣東話(huà)也有稱(chēng)為“打火蟲(chóng)”。
螢火蟲(chóng)分為水生類(lèi)和陸生類(lèi)兩種。體型小至中型,長(zhǎng)而扁平,體壁與鞘翅柔軟。前胸背板平坦,常蓋住頭部。頭狹小。眼半圓球形,雄性的眼常大于雌性。腹部7-8節(jié),末端下方有發(fā)光器,體內(nèi)的熒光素和熒光素酶反應(yīng)后生成的黃綠色熒光。
全世界已知螢火蟲(chóng)約2000種,分布于熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)。我國(guó)較常見(jiàn)的有黑螢、姬紅螢、窗胸螢等幾種。

物種簡(jiǎn)介
螢科昆蟲(chóng)的通稱(chēng),全世界約2000種,分布于熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)。根據(jù)中國(guó)幾位專(zhuān)家的統(tǒng)計(jì)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)的種類(lèi)約有100余種,再加上未發(fā)現(xiàn)的種類(lèi),總共有150多種。夜間要發(fā)光,可分為水生類(lèi)和陸生類(lèi)兩種。體型小至中型,長(zhǎng)而扁平,體壁與鞘翅柔軟。前胸背板平坦,常蓋住頭部。頭狹小。眼半圓球形,雄性的眼常大于雌性。腹部7~8節(jié),末端下方有發(fā)光器,體內(nèi)的熒光素和熒光素酶反應(yīng)后生成的黃綠色熒光。
形態(tài)特征
螢火蟲(chóng)體長(zhǎng)0.8厘米左右,身形扁平細(xì)長(zhǎng),頭較小,體壁和鞘翅較柔軟,頭部被較大的前胸蓋板蓋住。雄蟲(chóng)觸角較長(zhǎng),有11節(jié),呈扁平絲或鋸齒狀;腹部可見(jiàn)腹板6~7節(jié),末端有發(fā)光器,可發(fā)出熒光;雄蟲(chóng)大多有翅。雌蟲(chóng)無(wú)翅,身體比雄蟲(chóng)大,不能飛翔,但熒光比雄蟲(chóng)亮。
棲息環(huán)境
螢火蟲(chóng)依其生活環(huán)境區(qū)分為陸棲和水棲兩個(gè)大類(lèi),前者占大多數(shù)。陸棲螢火蟲(chóng)幼蟲(chóng)多棲于遮蔽度高,草本植被茂盛,相對(duì)濕度高地方,水棲螢火蟲(chóng)每一蟲(chóng)態(tài)都有不同的生態(tài)棲位;蛹期在水旁邊度過(guò)。成蟲(chóng)則以雄蟲(chóng)及雌蟲(chóng)分為水上方開(kāi)闊水域及水邊的植物上,卵產(chǎn)于岸邊。
物種分類(lèi)
螢科(Lampyridae)屬鞘翅目花螢總科(Coleoptera:?Cantharoidea),迄今為止已經(jīng)描述8個(gè)亞科90多個(gè)屬,1900多個(gè)種,然而,整個(gè)螢科的分類(lèi)還需重新修訂。中國(guó)大陸螢科研究較少,種類(lèi)描述很不完全,主要基于1880年到1920年之間的報(bào)道。除胡經(jīng)甫總結(jié)了中國(guó)和蒙古的56個(gè)種外,尚無(wú)深入的記述或修訂。據(jù)McDermott報(bào)道,中國(guó)大陸螢科僅紀(jì)錄100余種。中國(guó)臺(tái)灣螢科分類(lèi)研究得較多,已記錄50余種。
生活習(xí)性
螢火蟲(chóng)成蟲(chóng)依種類(lèi)不同,活動(dòng)的時(shí)間也有差異,白天和夜晚各有日行性和夜行性的種類(lèi),夜間活動(dòng)的種類(lèi)出現(xiàn)的時(shí)間,由18點(diǎn)至清晨3點(diǎn)、4點(diǎn)都有。一般說(shuō)來(lái),多數(shù)種類(lèi)是在日落后開(kāi)始活動(dòng),而且大多在晚上20點(diǎn)、21點(diǎn)停止活動(dòng)。螢火蟲(chóng)幼蟲(chóng)在夜晚出現(xiàn)的時(shí)間大抵和成蟲(chóng)相仿,但它們卻可以整夜活動(dòng)。
分布范圍
世界上已知螢火蟲(chóng)有2000多種,分布于熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)。中國(guó)約54種,各地皆有分布,尤以南部和東南沿海各省居多。
繁殖方式
螢火蟲(chóng)屬于完全變態(tài)發(fā)育,一生經(jīng)過(guò)卵幼蟲(chóng)一蛹成蟲(chóng)4個(gè)階段,水生螢火蟲(chóng)通常4個(gè)月便可以完成1個(gè)世代,1年有2個(gè)世代。而陸生螢火蟲(chóng)則1年才能完成1個(gè)世代,幼蟲(chóng)從卵孵化到蛹要經(jīng)過(guò)6次蛻皮,蛹?xì)v期因種類(lèi)而不同,最長(zhǎng)的可達(dá)40多d。成蟲(chóng)野外壽命一般為3-7d,但也有長(zhǎng)達(dá)20-30d者。
捕食食性
水棲螢火蟲(chóng)的幼蟲(chóng)吃螺類(lèi),貝類(lèi)和水中的小動(dòng)物,而陸棲的螢火蟲(chóng)幼蟲(chóng)則以蝸牛、蛤蝙為食物,有些種類(lèi)會(huì)捕食蛆叫和昆蟲(chóng)等小動(dòng)物。很多人對(duì)其捕食行為作了研究,研究發(fā)現(xiàn)蝸牛的腹足會(huì)分泌一種粘液,只要它爬過(guò)地方就會(huì)留下痕跡,而陸棲螢火蟲(chóng)幼蟲(chóng)利用自己的嗅覺(jué)可以發(fā)現(xiàn)蝸牛。
在捕食過(guò)程中,螢火蟲(chóng)先爬上蝸牛的貝殼,用3對(duì)足將其緊緊抓住,尾足也牢牢吸附在蝸牛殼上,然后用它針狀的上顎攻擊蝸牛的觸角并注入麻醉液,直至蝸牛失去知覺(jué)。然后它分泌消化液于蝸牛肉上,再用上顎夾肉,使消化液能充分的將肉分解成流狀的肉靡,然后再吸入肚子里面。吃完之后,有的螢火蟲(chóng)還要用尾足粘干凈自己的身體。螢火蟲(chóng)幼蟲(chóng)取食1次可以維持幾天甚至1個(gè)月不進(jìn)食仍能存活。水棲螢火蟲(chóng)幼蟲(chóng)則需要在水中完成捕獵過(guò)程,然后將獵物拖至岸邊慢慢的享用。
螢火蟲(chóng)成蟲(chóng)多數(shù)種類(lèi)只喝水或吃花粉和花蜜,或者利用幼蟲(chóng)期貯藏的脂肪,而Photuris屬的雌成蟲(chóng)也可以捕食,它們捕捉的主要是別的屬或同屬別的種類(lèi)的螢火蟲(chóng)雄成蟲(chóng),它是所發(fā)現(xiàn)的唯一一個(gè)成蟲(chóng)具有捕食習(xí)性的屬。在Photuris屬中有12種螢火蟲(chóng)能分別捕獲2-8種獵物,而最厲害的獵手當(dāng)數(shù)Photuris?vesicolor。
它能捕獲11種獵物,堪稱(chēng)螢火蟲(chóng)中的“捕食之后’。它們的捕食行為在昆蟲(chóng)學(xué)上被稱(chēng)為攻擊性擬態(tài),即某個(gè)種的雌蟲(chóng)模仿其它種類(lèi)的雌蟲(chóng)發(fā)光,引誘它們的雄蟲(chóng)靠近,然后捕食雄蟲(chóng)。同時(shí)有人發(fā)現(xiàn)在被捕食的種類(lèi)之中,Photinus屬較多,因?yàn)檫@種食物對(duì)Photuris、屬的后代是極為有利的,研究表明,取食這些食物它們體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一種Lucibufagin的物質(zhì),這種物質(zhì)有毒,能使它們的卵和幼蟲(chóng)避免受到一些天敵的傷害。
物種研究
發(fā)光原理
螢火蟲(chóng)的發(fā)光是生物發(fā)光的一種。螢火蟲(chóng)的發(fā)光原理是:螢火蟲(chóng)有專(zhuān)門(mén)的發(fā)光細(xì)胞,在發(fā)光細(xì)胞中有兩類(lèi)化學(xué)物質(zhì),一類(lèi)被稱(chēng)作螢光素(在螢火蟲(chóng)中的稱(chēng)為螢火蟲(chóng)螢光素 - Firefly?luciferin),另一類(lèi)被稱(chēng)為熒光素酶。熒光素能在熒光素酶的催化下消耗ATP,并與氧氣發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)中產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的氧化熒光素,當(dāng)氧化熒光素從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)釋放出光子。
反應(yīng)中釋放的能量幾乎全部以光的形式釋放,只有極少部分以熱的形式釋放,反應(yīng)效率為95%,甲蟲(chóng)也因此而不會(huì)過(guò)熱灼傷。人類(lèi)到目前為止還沒(méi)辦法制造出如此高效的光源。
在蟲(chóng)的腹部下部有著很多白色斑塊。其實(shí)是它的甲殼中對(duì)光透明的部分。在內(nèi)部有一塊白色的膜,可以反射光。所以在日間這個(gè)部位呈現(xiàn)白色。
發(fā)光的生物學(xué)意義:成蟲(chóng)利用物種特有的閃光信號(hào)來(lái)定位并吸引異性,借此完成求偶交配及繁殖的使命,少數(shù)螢火蟲(chóng)成蟲(chóng)利用閃光信號(hào)進(jìn)行捕食,還有一種作用是作為警戒信號(hào),即當(dāng)螢火蟲(chóng)受到刺激時(shí)會(huì)發(fā)出亮光。
閃光信號(hào)
光作為信息的載體,其中包含的信息量隨光載體的修飾程度而變化閃光信號(hào)所包含的信息、閃光信號(hào)的傳遞、接收都是影響螢火蟲(chóng)兩性交流的因素。閃光信號(hào)的頻率、光譜、強(qiáng)度及這些參數(shù)在時(shí)間和空間上的分布都可看成信號(hào)的編碼。單一閃光信號(hào)包含以下參數(shù):光譜組成、發(fā)光器的形狀、閃光信號(hào)模式和光的運(yùn)動(dòng)。
發(fā)光器
發(fā)光器的形狀及大小通常是螢火蟲(chóng)種間辨認(rèn)的基礎(chǔ),不同螢火蟲(chóng)發(fā)光器的形態(tài)差異非常大(圖1)。雄螢發(fā)光器一般2節(jié),雌螢發(fā)光器1-3節(jié),差異較大,如水棲螢火蟲(chóng)雄螢發(fā)光器2節(jié),第1節(jié)發(fā)光器位于第5腹節(jié),呈帶狀,第2節(jié)發(fā)光器位于第6腹節(jié),呈節(jié)“V”字形,雌螢僅有1節(jié)發(fā)光器,帶狀,位于第5腹節(jié)。
光譜組成
螢火蟲(chóng)發(fā)出光的顏色是由其體內(nèi)熒光素的結(jié)構(gòu)及熒光素與熒光素酶相互作用的方式所決定的,螢光光譜具有種特異性,不同種類(lèi)螢火蟲(chóng)的光譜不同。大多數(shù)螢火蟲(chóng)發(fā)出黃綠色螢光,夜晚中黃綠光所包含的信息容易被同種螢火蟲(chóng)所接收。在信號(hào)傳遞中,黃綠光能盡量減少損耗從而提高信號(hào)接收的效率即信噪比。
光的運(yùn)動(dòng)
至今還未發(fā)現(xiàn)光的運(yùn)動(dòng)參與信息的編碼,但在非生物發(fā)光的動(dòng)物中,無(wú)論脊椎動(dòng)物還是無(wú)脊椎動(dòng)物,姿勢(shì)是在行為接觸中最為重要和最為直接的視覺(jué)信號(hào)。螢火蟲(chóng)雄螢通常在空中飛行,發(fā)出種特異性閃光進(jìn)行求偶,其發(fā)光軌跡具有種特異性。雌螢并非根據(jù)雄螢的單個(gè)閃光脈沖進(jìn)行種及性別的辨認(rèn),而是辨認(rèn)雄螢飛行時(shí)發(fā)出的閃光信號(hào)序列及閃光軌跡。
閃光信號(hào)模式
螢火蟲(chóng)的閃光模式包含了許多子參數(shù),如雄螢特異性閃光模式、雄螢特異性閃光間隔、雌螢回應(yīng)時(shí)間和雌螢閃光時(shí)間不同螢火蟲(chóng)的閃光信號(hào)差異非常大,同種螢火蟲(chóng)不同行為具有不同的閃光信號(hào),研究發(fā)現(xiàn)只有在雄螢閃光2s時(shí)發(fā)出一個(gè)模擬的回應(yīng)閃光,才能引誘到雌螢。Photiuus?scintillans的雌螢只對(duì)間隔為0.13-0.16的閃光做出回應(yīng),而對(duì)間隔為0.20-0.34的閃光并不回應(yīng)。
物種發(fā)現(xiàn)
2021年1月,中國(guó)、捷克、英國(guó)古生物學(xué)者在1億年前的緬甸琥珀中發(fā)現(xiàn)一種原始的螢火蟲(chóng)祖先:白堊光螢科(Cretophengodidae)昆蟲(chóng)。領(lǐng)導(dǎo)此項(xiàng)研究的中科院南古所副研究員蔡晨陽(yáng)介紹,科研團(tuán)隊(duì)共研究了2萬(wàn)多塊琥珀化石,從中發(fā)現(xiàn)1枚保存較完好的螢火蟲(chóng)“老祖宗”雄蟲(chóng)標(biāo)本。這種遠(yuǎn)古昆蟲(chóng)體長(zhǎng)7毫米左右,前端長(zhǎng)著一對(duì)長(zhǎng)長(zhǎng)的、有分枝的觸角。與現(xiàn)在相似類(lèi)群的螢火蟲(chóng)比,它眼睛更大,頭部更加前伸,身體也更加柔軟。更特別的是,現(xiàn)在螢火蟲(chóng)的發(fā)光部位位于腹部末端,而這種遠(yuǎn)古蟲(chóng)子發(fā)光部位則更加靠前,位于腹部前端。通過(guò)與現(xiàn)代相似類(lèi)群螢火蟲(chóng)的比較,古生物學(xué)者們推測(cè),這些螢火蟲(chóng)‘老祖宗’發(fā)光并不是為了求偶,而是為了抵御螞蟻、青蛙、早期鳥(niǎo)類(lèi)等捕食者的攻擊。
2021年4月,我國(guó)科學(xué)家在云南發(fā)現(xiàn)了高山扁螢、祿勸扁螢、巨胸扁螢3個(gè)新種和小扁螢、扇窗扁螢、尼泊爾扁螢和黑澤扁螢4個(gè)中國(guó)新記錄種。
2021年6月21日,成都邛崍市天臺(tái)山景區(qū)工作人員高叔先在景區(qū)肖家灣賞螢基地發(fā)現(xiàn)一種奇特而罕見(jiàn)的螢火蟲(chóng)——雌光螢。雌光螢身體金黃、完全無(wú)翅、光滑、紡錘型,其體長(zhǎng)約80毫米、體寬約13毫米;全身由頭部和11個(gè)體節(jié)構(gòu)成,除了前后各2個(gè)體節(jié)外、其他體節(jié)的左右兩側(cè)和背中線(xiàn)有發(fā)光點(diǎn),全身共30個(gè)發(fā)光點(diǎn),一對(duì)觸角和咀嚼式口器清晰可見(jiàn),眼睛不明顯。
物種文化
發(fā)光案例
2014年7月14日,美國(guó)田納西州大煙山國(guó)家公園的埃爾克蒙特露營(yíng)地迎來(lái)每年一次的螢火蟲(chóng)繁殖交配季,無(wú)數(shù)只螢火蟲(chóng)在空中飛舞,點(diǎn)亮整個(gè)夜空,吸引數(shù)千游客到來(lái)觀賞。
拿著紅色手電筒的游客走在河邊,觀察發(fā)光螢火蟲(chóng)的“求偶儀式”。發(fā)光螢火蟲(chóng)僅存在于東南亞和田納西州大煙山部分地區(qū),它們成年后只能存活21天,靠發(fā)光誘捕獵物和吸引配偶。公園為游客提供大巴,近距離欣賞發(fā)光螢火蟲(chóng)。
每年大煙山國(guó)家公園都會(huì)迎來(lái)數(shù)千游客,觀看發(fā)光螢火蟲(chóng)點(diǎn)亮夜空的美景。
2015年7月14日晚,在南京紫金山一處樹(shù)林中,成群的螢火蟲(chóng)輕舞飛揚(yáng),成為仲夏夜一道柔美的風(fēng)景線(xiàn)。
故事記述
盛夏的野外,那一閃一滅的光亮,猶如一盞盞神秘莫測(cè)的明燈,那掌燈者就是極普通的小生命—螢火蟲(chóng)。
科學(xué)家在漫長(zhǎng)的探索過(guò)程中,揭示了螢火蟲(chóng)發(fā)光的秘密。原來(lái),在螢火蟲(chóng)的體內(nèi)含有螢火酶和螢火素兩種化學(xué)物質(zhì)。前者是具有生物活性的蛋白質(zhì),后者是生物體普遍存在的高能化合物ATP。ATP在螢火酶的作用下發(fā)生氧化,就會(huì)發(fā)出不同顏色的螢光。螢光不含紅外線(xiàn)和紫外線(xiàn),溫度在0.001℃以下,所以稱(chēng)之為“冷光”。
人類(lèi)從螢火蟲(chóng)發(fā)光中得到有益的啟示,并著力進(jìn)行多學(xué)科的探索,取得了令人矚目的成果??茖W(xué)家已成功地從螢火蟲(chóng)體內(nèi)分離出螢光酶和ATP,并用化學(xué)方法合成了螢光物質(zhì),制成了不需電源//燈泡的生物光源,在礦井、深水排雷等領(lǐng)域發(fā)揮了獨(dú)特的作用??茖W(xué)家還利用這一原理制造出不輻射熱的發(fā)光墻或發(fā)光體,對(duì)手術(shù)室或?qū)嶒?yàn)室非常方便。
科學(xué)家還設(shè)想將螢火酶測(cè)定ATP技術(shù)應(yīng)用于癌癥前期診斷。只要把螢火酶和癌細(xì)胞結(jié)合起來(lái),根據(jù)ATP的發(fā)光強(qiáng)度就可以診斷癌細(xì)胞的擴(kuò)散情況。實(shí)驗(yàn)還表明,生物體內(nèi)只要有一千兆分之一克的ATP,一旦接觸到螢火酶就可發(fā)出微弱的輝光。利用這一特性可以制成生物探測(cè)器,送入太空后,可以捕獲地外生命的蛛絲馬跡,為人類(lèi)尋找地外文明做出貢獻(xiàn)。
