出品:科普中國

作者:蟲言蟲語團隊

監(jiān)制:中國科普博覽

夏日黃昏,山澗草叢,灌木林間,常見有一盞盞懸掛在空中的小燈,像是與繁星爭露,又像是對對情侶提燈夜游。如果你用小網(wǎng),把"小燈"罩住,便會看到它是一種身披硬殼的小甲蟲。由于它的腹部末端能發(fā)出點點熒光,人們給它起了個形象的名字——螢火蟲。

(圖片來源:veer圖庫)

螢火蟲在昆蟲大家族中屬于鞘翅目,螢科。一般螢火蟲體長幾毫米,最大的長達17毫米以上。螢火蟲是一種神奇而又美麗的昆蟲。修長略扁的身體上帶有藍綠色光澤,前胸背板較平闊,常蓋住頭部,頭上一對帶有小齒的觸角分為11個小節(jié)。三對纖細、善于爬行的足。雄的翅鞘發(fā)達,后翅像把扇面,平時折迭在前翅下,只有飛時才伸展開;雌的翅短或無翅。有的類群有群居性,需要說明的是并非螢火蟲科的所有種類都能發(fā)光。螢火蟲的一生,經(jīng)過卵、幼蟲、蛹、成蟲四個完全不同的蟲態(tài),屬完全變態(tài)類昆蟲。

(圖片來源:veer圖庫)

螢火蟲的發(fā)光器官,雌蟲生長在腹部末端三節(jié),從外表看只是一層銀灰色的透明薄膜,這就是螢光色素。如果把這層薄膜揭開在放大鏡下觀察,便可見到數(shù)以千計的發(fā)光細胞,再下面是反光層,在發(fā)光細胞周圍密布著小氣管和密密麻麻的纖細神經(jīng)分支。發(fā)光細胞中的主要物質(zhì)是熒光素和熒光酶。當螢火蟲開始活動時,呼吸加快,體內(nèi)吸進大量氧氣,氧氣通過小氣管進入發(fā)光細胞,熒光素在細胞內(nèi)與起著催化劑作用的熒光酶互相作用時,熒光素就會活化,產(chǎn)生生物氧化反應,導致螢火蟲的腹下發(fā)出碧瑩瑩的光亮來。又由于螢火蟲不同的呼吸節(jié)律,便形成時明時暗的“閃光信號”。

(圖片來源:veer圖庫)

螢火蟲體內(nèi)的熒光素并不是用之不竭的,那么它們不斷地多次發(fā)光,能量又是從何而來的呢?原來能量來自三磷酸腺苷(簡稱ATP),它是一切生物體內(nèi)供應能源的物質(zhì)。螢火蟲體內(nèi)有了這種能源,不但能不間斷地發(fā)光,而且亮度也較強。只有發(fā)光結(jié)構還不能發(fā)光,還要有腦神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)支配。如果做個實驗,將螢火蟲的頭部切除,發(fā)光的機制也就失去作用。雌蟲因腹部倒數(shù)第2、3節(jié)整節(jié)都能發(fā)光,看起來似為寬帶狀,而末節(jié)只形成點狀發(fā)光,它在體節(jié)兩側(cè),從背面也能看見。雄蟲只有腹部末節(jié)可以發(fā)光,與雌蟲腹部末節(jié)相同,也呈兩個點狀光。

螢火蟲的卵、幼蟲、蛹都可發(fā)光。卵在剛產(chǎn)下時是不能發(fā)光的,只是臨近孵化時,從卵殼外可見2個光點。有實驗證明它是幼蟲在卵殼內(nèi)活動所致,因此,實際是已形成的幼蟲發(fā)的光。幼蟲腹部末端倒數(shù)第2節(jié)可見發(fā)光器,但僅能發(fā)兩個光點,它從背面可見?;?-5天后,蛹的腹部末端兩側(cè)各有一個可見光斑,但蛹都在泥沙做的繭室中,所以其發(fā)光并不可見。

螢火蟲發(fā)光的效率非常高,幾乎能將化學能全部轉(zhuǎn)化為可見光,為現(xiàn)代電光源效率的幾倍到幾十倍。由于光源來自體內(nèi)的化學物質(zhì),因此,螢火蟲發(fā)出來的光雖亮但沒有熱量,也不產(chǎn)生磁場,人們稱這種光為“冷光”。由于螢火蟲的光不帶輻射熱,物理學家們認為這是非常理想的燈光,因一般東西發(fā)光時,同時也要發(fā)熱,如點著了的蠟燭。又如電燈開亮后燈泡也熱得發(fā)燙,然而人們并不需要燈光發(fā)熱,假使能創(chuàng)造出像螢火蟲一樣不發(fā)熱的光來那將是很理想的。后來,人們模擬了螢火蟲發(fā)光的原理創(chuàng)造出一種日光燈(螢光燈)來,基本上達到了這種要求。

隨著科學的發(fā)展,螢光的應用也越來越廣泛。利用螢光檢查食物中細菌的含量,在含有易爆性瓦斯的礦井中用螢光燈照明,在彈藥庫中的指示燈、水下作業(yè)的發(fā)光燈,無不用的是螢光。

來源: 中國科普博覽

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