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萤火虫为什么会发光?

一、活习性

萤火虫依其生活环境区分为陆栖和水栖两个大类,前者占大多数。陆栖萤火虫幼虫多栖于遮蔽度高,草本植被茂盛,相对湿度高地方,水栖萤火虫每一虫态都有不同的生态栖位;蛹期在水旁边度过。成虫则以雄虫及雌虫分为水上方开阔水域及水边的植物上,卵产于岸。

萤火虫成虫依种类不同,活动的时间也有差异,白天和夜晚各有日行性和夜行性的种类,夜间活动的种类出现的时间,由18点至清晨3点、4点都有。一般说来,多数种类是在日落后开始活动,而且大多在晚上20点、21点停止活动。萤火虫幼虫在夜晚出现的时间大抵和成虫相仿,但它们却可以整夜活动。

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二、食性

水栖萤火虫的幼虫吃螺类,贝类和水中的小动物,而陆栖的萤火虫幼虫则以蜗牛、蛞蝓为食物,有些种类会捕食蚯蚓和昆虫等小动物。很多人对其捕食行为作了研究,研究发现蜗牛的腹足会分泌一种粘液,只要它爬过地方就会留下痕迹,而陆栖萤火虫幼虫利用自己的嗅觉可以发现蜗牛。

在捕食过程中,萤火虫先爬上蜗牛的贝壳,用3对足将其紧紧抓住,尾足也牢牢吸附在蜗牛壳上,然后用它针状的上颚攻击蜗牛的触角并注入麻醉液,直至蜗牛失去知觉。然后它分泌消化液于蜗牛肉上,再用上颚夹肉,使消化液能充分的将肉分解成流状的肉糜,然后再吸入肚子里面。

吃完之后,有的萤火虫还要用尾足粘干净自己的身体。萤火虫幼虫取食1次可以维持几天甚至1个月不进食仍能存活。水栖萤火虫幼虫则需要在水中完成捕猎过程。

萤火虫成虫多数种类只喝水或吃花粉和花蜜,或者利用幼虫期贮藏的脂肪。

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三、分布篇

   世界上已知萤火虫有2000多种,分布于热带、亚热带和温带地区。

四、发光篇

萤火虫的发光,简单来说,是萤光素在催化下,发生的一连串复杂的生化反应,而光,即是这个过程中释放的能量,不同类型的萤火虫,发光的形式不同。

萤火虫的发光器是由发光细胞、反射层细胞、神经与表皮等所组成。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。

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,为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

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五、发光机制

萤火虫的卵,幼虫和蛹都会发光,大部分成虫都是发光的,只有极少数成虫不会发光,幼虫的发光器在腹部第8节两侧,蛹的发光器的位置大抵和成虫相似,都在腹末的1-2节。成虫的发光器着生在腹部(通常是倒数第23节),从外表看只是一层银灰色的透明薄膜,这层薄膜中含有大量的荧光色素,薄膜内是数以千计的发光细胞,周围密布着小气管和纤细神经分支,再下面是反光层。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人发光细胞时,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。

 

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六、发光作用

不少萤火虫研究者认为萤火虫幼虫的闪烁行为是一种抵御捕食者的显示,蛹的发光具有警戒和御敌作用,蛹一般不会发光,只有遭到人为的干扰或天敌的侵犯才会发光。

成虫的发光是人们的关注的重点,它的发光具有性信息交流、诱集、警戒和照明等作用。萤火虫成虫的光最主要的作用就是用在性信息交流上,荧光可以吸引同种的个体聚集到一起,因而间接增加了交配的机会。

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