螢火蟲在發光的同時也在發熱嗎?
不是,螢光是冷光
螢火蟲的發光器位於腹部,光源來自體內的化學物質,這種光雖然亮但沒有熱量,不會產生磁場,是一種“冷光”。它們發出的冷光不僅具有很高的發光效率,還很柔和,很適合人類的眼睛。
螢火蟲靠體內產生的一種化學反應來發光,這種發光方式稱為生物發光。人們最為熟知的生物發光的例子可能就是螢火蟲發光。在生物發光反應中起作用的酶,即螢光素酶參與的情況下,細胞內的氧,與鈣、儲能分子三磷酸腺苷(ATP)以及螢光素一結合便會發光。與會大量發熱的燈泡發光不同,螢火蟲發出的是“冷光”。在這個過程中,不會散發很多熱量導致能量消耗過多,這點對螢火蟲至關重要。如果它的發光器官也像燈泡那樣發熱,螢火蟲將無法存活。
螢火蟲可以控制發光器官內化學反應的開始與結束,以使光產生或消失。在這種化學反應中,氧必不可少。有氧時,發光器官就被點亮;無氧時,光就消失。昆蟲沒有肺,它們通過一系列複雜的逐次變細的微氣管,把氧從體外輸送到體內細胞。控制微氣管中氧輸送的肌肉工作速度相對較慢,因此,在過去很長一段時間裏,螢火蟲中的某些種類為何能如此之快地發光一直是個謎。直到最近研究人員才發現,一氧化氮在螢火蟲對發光的控制上發揮了關鍵作用。簡單地説,螢火蟲不發光時,也就沒有一氧化氮產生,此時氧被束縛在細胞中線粒體的表面,不能被輸送到發光器官中;當一氧化氮存在,線粒體受到抑制時,氧就能進入到發光器官中與其他化學物質結合,產 生生物發光反應。但是,由於一氧化氮降解迅速,一旦一氧化氮停止產生,線粒體中的氧很快被重新束縛住,發光也即告結束。
螢火蟲發光的原因似乎有很多。螢火蟲的幼蟲可短暫發光,而且主要是在夜間發光。儘管很多種類的螢火蟲幼蟲是在地下生活或半水生的,不過這些幼蟲仍有同樣的發光特性。螢火蟲體內能產生防禦性類固醇,讓捕食者認為它們不好吃。而幼蟲則通過發光示警捕食者,它們的味道不好。螢火蟲成蟲大多按照其同類特有的模式來閃光,從而使它們能夠識別同類成員並辨別出異性成員。若干研究表明,雌性螢火蟲選擇配偶所依據的是雄性自身的閃光模式特徵。在兩個不同種類的螢火蟲中人們均發現,閃光速度較快且閃光強度較高的雄性螢火蟲對雌性更有吸引力。 然而,某些種類的螢火蟲成蟲根本就不發光,它們靠信息素來尋找配偶。利用信息素作為求愛信號是螢火蟲原始的求愛方式,而用光作為求愛信號是後期演化的結果。有些螢火蟲兼用兩種求愛方式,在演化上,它們是介於只能發出信息素和只能發出光的螢火蟲之間的物種。
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