2024年9月20日

萤火虫发光原理

萤火虫可以在黑暗中发光。当许多萤火虫聚集在一起时,场景特别美丽。你知道为什么萤火虫会发光吗?今天,让我们来谈谈萤火虫的发光原理。

简要答案

萤火虫的发光原理是荧光素催化下的一系列复杂生化反应;光是这个过程中释放的能量。

详细内容

萤火虫是一种身体翅鞘柔软、完全变态的甲虫,一生经历了卵、幼虫、蛹和成虫四个时期。世界上大约有2000种萤火虫。目前,已知的萤火虫类型,其幼虫会发光,一般幼虫的发光器位于第八腹部的两侧,在夜间活动时发光。至于成虫是否会发光,这取决于类型;例如,弩萤火虫,虽然幼虫会发光,但雌雄成虫不会发光。

萤火虫的发光是荧光素催化下的一系列复杂生化反应;光是这个过程中释放的能量。由于萤火虫种类不同,发光类型不同,种类之间自然形成隔离。绝大多数类型的萤火虫都是雄虫有发光器,而雌虫没有发光器或发光器比较不发达。虽然我们印象中的萤火虫大多是雄性有两个发光器,雌性有一个发光器,但这种情况只出现在萤火虫亚科的萤火虫和脉翅萤火虫。因为像台湾窗萤火虫,雌雄都有两个发光器,两者最大的区别是雌虫是短翅型,而雄虫是长翅型。

萤火虫发光器由发光细胞、反射层细胞、神经和表皮组成。如果把发光器的结构比作汽车的灯,发光细胞就像灯泡,反射层细胞就像灯罩,会集中反射发光细胞发出的光。所以,虽然只是小光,但在黑暗中却让人觉得相当明亮。萤火虫的发光器会发光,从传递到发光细胞的神经冲动开始,使原本处于抑制状态的荧光素得到缓解和抑制。

萤火虫的发光细胞中有一种含磷的化学物质,称为荧光素,在荧光素的催化下氧化,产生的能量以光的形式释放。由于反应产生的大部分能量用于发光,只有2~10%的能量转化为热能,当萤火虫停在我们手中时,我们不会被萤火虫的光烫伤,所以有些人称萤火虫发出的光为“冷光”。

至于萤火虫发光的目的,早期学者提出的假设具有求偶、沟通、照明、警告、展示和调整民族等功能;但除了求偶和沟通,其他功能只是科学家观察或猜测的结果。萤火虫在夜间的发光行为,以黑翅萤火虫为例,目前的研究发现,大多数在日落后,雄性开始在栖息地上飞行;雄性开始活动后不久,雌性开始出现在栖息地周围的高处(雌性也会发光,但只有一个发光器,雄性有两个发光器),从晚上7点到11点半,在栖息地可以看到数百只萤火虫,但几乎在晚上11点半之后,成虫逐渐停止发光。而且,雄虫的发光频率也发生了变化,而不是整晚的发光频率。