萤火虫在发光的同时也在发热吗?
不是,萤光是冷光
萤火虫的发光器位于腹部,光源来自体内的化学物质,这种光虽然亮但没有热量,不会产生磁场,是一种“冷光”。它们发出的冷光不仅具有很高的发光效率,还很柔和,很适合人类的眼睛。
萤火虫靠体内产生的一种化学反应来发光,这种发光方式称为生物发光。人们最为熟知的生物发光的例子可能就是萤火虫发光。在生物发光反应中起作用的酶,即萤光素酶参与的情况下,细胞内的氧,与钙、储能分子三磷酸腺苷(ATP)以及萤光素一结合便会发光。与会大量发热的灯泡发光不同,萤火虫发出的是“冷光”。在这个过程中,不会散发很多热量导致能量消耗过多,这点对萤火虫至关重要。如果它的发光器官也像灯泡那样发热,萤火虫将无法存活。
萤火虫可以控制发光器官内化学反应的开始与结束,以使光产生或消失。在这种化学反应中,氧必不可少。有氧时,发光器官就被点亮;无氧时,光就消失。昆虫没有肺,它们通过一系列复杂的逐次变细的微气管,把氧从体外输送到体内细胞。控制微气管中氧输送的肌肉工作速度相对较慢,因此,在过去很长一段时间里,萤火虫中的某些种类为何能如此之快地发光一直是个谜。直到最近研究人员才发现,一氧化氮在萤火虫对发光的控制上发挥了关键作用。简单地说,萤火虫不发光时,也就没有一氧化氮产生,此时氧被束缚在细胞中线粒体的表面,不能被输送到发光器官中;当一氧化氮存在,线粒体受到抑制时,氧就能进入到发光器官中与其他化学物质结合,产 生生物发光反应。但是,由于一氧化氮降解迅速,一旦一氧化氮停止产生,线粒体中的氧很快被重新束缚住,发光也即告结束。
萤火虫发光的原因似乎有很多。萤火虫的幼虫可短暂发光,而且主要是在夜间发光。尽管很多种类的萤火虫幼虫是在地下生活或半水生的,不过这些幼虫仍有同样的发光特性。萤火虫体内能产生防御性类固醇,让捕食者认为它们不好吃。而幼虫则通过发光示警捕食者,它们的味道不好。萤火虫成虫大多按照其同类特有的模式来闪光,从而使它们能够识别同类成员并辨别出异性成员。若干研究表明,雌性萤火虫选择配偶所依据的是雄性自身的闪光模式特征。在两个不同种类的萤火虫中人们均发现,闪光速度较快且闪光强度较高的雄性萤火虫对雌性更有吸引力。 然而,某些种类的萤火虫成虫根本就不发光,它们靠信息素来寻找配偶。利用信息素作为求爱信号是萤火虫原始的求爱方式,而用光作为求爱信号是后期演化的结果。有些萤火虫兼用两种求爱方式,在演化上,它们是介于只能发出信息素和只能发出光的萤火虫之间的物种。
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